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Pourquoi les cellules Hfr sont-elles appelées cellules de recombinaison haute fréquence ?

Pourquoi les cellules Hfr sont-elles appelées cellules de recombinaison haute fréquence ?


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Je comprends que les cellules Hfr se forment lorsqu'un fragment de plasmide bactérien s'intègre dans le génome d'une autre bactérie (hôte) par recombinaison homologue, mais ma question est de savoir pourquoi appelons-nous ces cellules "cellules de recombinaison haute fréquence". D'où vient le terme haute fréquence ?


Selon Luca Cavalli-Sforza, le scientifique qui a inventé l'acronyme Hfr:

La recombinaison observée au début a eu un effet très meugler la fréquence. Cela a cessé d'être rare lorsque j'ai trouvé une souche mutante que j'ai appelée Hfr pour "haute fréquence de recombinaison. Je l'ai trouvé par hasard en 1949 alors que je sélectionnais des mutations résistantes à la moutarde à l'azote et aux radiations. Les deux premiers mutants résistants, qui avaient subi un traitement assez lourd dans le processus de sélection pour la résistance à la moutarde azotée, se sont avérés exceptionnels dans leur comportement d'accouplement. L'un était Hfr et il montra immédiatement sa remarquable capacité d'accouplement, qui était supérieure à celle des croisements normaux d'un facteur 1000 ou plus. J'ai répété l'expérience encore deux fois avant d'y croire. L'autre mutation, comme je l'ai prouvé plus tard, était une mutation F- (auto-stérile) d'une souche F+ (fertile). (souligne le mien)

Source : Il y a quarante ans dans GÉNÉTIQUE : Le comportement d'accouplement peu orthodoxe des bactéries


3 modes de transfert génétique dans les cellules bactériennes | Biologie

Trois modes de transfert génétique dans les cellules bactériennes sont : (a) la transformation, (b) la transduction, (c) la conjugaison.

Les bactéries se divisent très rapidement. Le temps de doublement est également appelé temps de génération et il peut être aussi bas que 20 minutes. Les bactéries se reproduisent principalement par reproduction asexuée mais ne présentent pas de véritable reproduction sexuée car elles ne produisent pas de phase diploïde. Ainsi, la méiose fait défaut. Cependant, les bactéries échangent du matériel génétique entre deux cellules.

Modes de transfert génétique chez les bactéries:

Trois modes de transfert génétique entre cellules bactériennes sont :

(une) Transformation:

Le phénomène par lequel l'ADN isolé d'un type de cellule, lorsqu'il est introduit dans un autre type, est capable de conférer certaines de ses propriétés à ce dernier, est appelé transformation. Cela a été confirmé par Griffith avec ses expériences sur la bactérie Streptococcus pneumonia.

Le transfert de matériel génétique d'une bactérie à une autre par l'intermédiaire d'un bactériophage est appelé transduction.

Le transfert unidirectionnel d'ADN d'une cellule à une autre à travers un pont cytoplasmique est appelé conjugaison. Le processus est équivalent à l'accouplement sexuel chez les eucaryotes. Deux cellules haploïdes bactériennes de souches différentes se rapprochent.

Ils se reconnaissent par des macromolécules complémentaires portées à leur surface. Le donneur ou la cellule mâle transmet une partie ou la totalité du chromosome à la cellule receveuse ou femelle. La capacité de transférer le matériel génétique du mâle est contrôlée par le sexe ou le facteur de fertilité (gène F) présent dans un plasmide.

Ainsi, les gènes peuvent être transférés de la cellule donneuse à la cellule receveuse sur une molécule d'ADN qui agit comme un facteur sexuel appelé gène F. Ce gène sexuel peut résider dans un chromosome bactérien ou exister en tant qu'unité autonome dans le cytoplasme.

Une bactérie mâle avec des protubérances ressemblant à des épines appelées pili sexuels entre en contact avec une bactérie femelle dépourvue de pili et donne son ADN. Le facteur F (un plasmide) porte des gènes pour produire des pili et d'autres fonctions nécessaires au transfert d'ADN. Parfois, le facteur F s'intègre dans le chromosome bactérien.

De telles bactéries peuvent transférer leur matériel génétique dans une cellule femelle à haute fréquence (Hfr) dans une séquence particulière. Elles sont appelées souches Hfr. La conjugaison a été démontrée pour la première fois par Lederberg et Tatum dans E. coli. La fréquence de recombinaison était très faible dans les expériences de Lederberg.

La cellule Hfr agit comme la bactérie mâle et lorsqu'elle est mélangée avec la cellule femelle (F-) forme un pont de conjugaison. Le facteur F contenant l'ADN se brise à un moment donné et commence à insérer l'ADN dans la femelle et la séquence de transfert de gènes chromosomiques est toujours dans le même ordre (gènes A, B, C et D).

Le facteur F est transféré en dernier. Le pont de conjugaison se brise généralement avant que le chromosome entier ne soit transféré. Seuls les gènes A et B ont été transférés dans l'exemple donné. Ces gènes A et/ou B peuvent se recombiner avec les gènes correspondants dans le chromosome F-.

Ainsi, si B’ dans la cellule F— est une forme mutée de B, le vol du B’ dans le chromosome F— peut devenir B à la suite d'une recombinaison après conjugaison. Ainsi, les marqueurs génétiques peuvent être transférés d'un hôte à un receveur approprié dépourvu de tels marqueurs.

L'ordre dans lequel ces marqueurs sont transférés au receveur suivrait l'ordre dans lequel ils sont présents chez le donneur. Ainsi, les expériences de conjugaison sont utiles pour construire les cartes génétiques (ordre d'arrangement des gènes dans le chromosome) des organismes.

Hayes (1952) a trouvé une souche d'E. coli dans laquelle la fréquence de recombinaison était aussi élevée que 100 à 1000 fois comme rapporté par Lederberg. La souche a été appelée souche recombinante à haute fréquence (Hfr).


BIOL230_Test2

Réaction enzymatique
Substrat (S) + Enzyme (E) &rarr Enzyme/Complexe substrat (ES) &rarr E + Produit1 + Produit2
(Notez que l'enzyme utilisée dans la réaction est également l'un des produits finaux. Les enzymes peuvent être réutilisées environ 1 million de fois.)

-Oxydation - lorsqu'un produit chimique perd H+ et/ou e-.
-Réduction - lorsqu'un produit chimique gagne H+ et/ou e-.
-Lorsqu'une oxydation et une réduction se produisent, de l'énergie est libérée qui est ensuite stockée.

  • Matière de départ : 1 molécule de Glucose + 2 ATP
  • Produits : 2 molécules d'acide pyruvique + 10 ATP
  • La glycolose respiratoire globale produit 8 ATP
  • Matière de départ : 1 molécule de Glucose + 2 ATP
  • Produits : 4 ATP
  • La glycose de fermentation globale produit 2 ATP
  • 4 ATP sont produits directement à partir de la glycolyse
  • 2 séries de (2 H+ et 2 e-) sont envoyées à ETS pour un total de 6 ATP
  • 2 ATP sont utilisés pour démarrer le processus
  • 4 + 6 - 2 = 8 ATP
  • 4 ATP sont produits directement à partir de
  • 2 ATP sont utilisés pour démarrer le processus
  • 4 - 2 = 2 ATP

Chacun des 2 acides pyruviques de la glycolose mis dans le cycle de Kreb donne 5 ensembles de (2 H+ et 2 e-) qui vont à ETS pour donner 3 ATP chacun pour un total de 30 ATP

2 acides pyruviques x 5 ensembles (2 H+ et 2 e-) x 3 ATP produits à partir d'ETS = 30 ATP

  • Contient les informations héréditaires de toutes les cellules vivantes.
  • Contient le code de toutes les protéines cellulaires.
  • L'ARN est simple brin, pas double brin.
  • L'ARN a la base azotée de l'uracile au lieu de la thymine (qui s'apparie toujours à l'ADE).
  • L'ARN utilise le sucre Ribose dans son squelette sucre-phosphate au lieu du désoxyribose.
  • La plupart des bactéries doivent couper l'ADN circulaire pour le rendre linéaire.
  • Une enzyme coupe l'ADN à un point de départ spécifique.
  • 2 extrémités coupées de l'ADN se fixent à 2 sites sur la membrane cellulaire.
  • Les 2 brins d'ADN se déroulent.
  • Au fur et à mesure que les brins se déroulent, les liaisons hydrogène entre les paires de bases se rompent, exposant les bases azotées.
  • De nouveaux nucléotides d'ADN se fixent aux nucléotides exposés originaux et reconstruisent 2 nouveaux brins complémentaires.
  • De nouveaux squelettes sucre/phosphate sont formés sur de nouveaux brins complémentaires.
  • 2 nouveaux brins se rembobinent.
  • 2 nouveaux brins se séparent de la membrane cellulaire.
  • 2 nouveaux volets reforment la structure circulaire.
  • Les sous-unités ribosomiques 30s et 50s se lient à l'ARNm au niveau du codon "start" (AUG).
  • Le t-ARN "chargé" initial avec l'anticodon complémentaire (UAC) s'aligne avec le codon de départ de l'ARNm.
  • Un codon est une séquence de 3 bases sur l'ARNm qui code pour un acide aminé spécifique.
  • Un anticodon est une séquence de 3 bases sur l'ARNt qui s'apparie de manière complémentaire avec le codon sur l'ARNm.
  • Un ARNt "chargé" fait référence à un ARNt qui porte un acide aminé.
  • Un ARNt "non chargé" fait référence à un ARNt qui ne porte pas d'acide aminé. Il a laissé l'acide aminé au ribosome pour construire la protéine.
  • 1. Un ARNt « chargé » complémentaire du 2e codon se lie au 2e codon de l'ARNm.
  • 2. L'acide aminé précédent quitte le 1er ARNt et forme une liaison peptidique avec le 2e acide aminé sur le 2e ARNt.
  • 3. Le ribosome descend le brin d'ARNm afin que le prochain codon soit en place pour recevoir l'ARNt approprié avec son acide aminé.
  • 4. Ensuite, les 3 premières étapes sont répétées jusqu'à ce que la protéine codée soit terminée.
  • Le ribosome se transforme en un codon non-sens.
  • La protéine est libérée du t-ARN final.
  • Les sous-unités ribosomiques des années 50 et 30 se détachent de l'ARNm.
  • Non, tous les acides aminés peuvent avoir plus d'un codon qui les code.
  • Sauf le codon "start" AUG qui ne code que pour l'acide aminé Méthionine, et le codon UGG qui ne code que pour le Tryptophane.
  • 1 ou plusieurs bases d'ADN sont échangées avec une autre base qui peut coder pour différents acides aminés.
  • Pas généralement nocif, à moins que le code ne change pour arrêter le codon, ou change le code pour une protéine nécessaire.
  • Anémie falciforme et maladie de Tay-Sachs.
  • 1 base est retirée de la séquence, ce qui entraîne un décalage du cadre de lecture. Le décalage du cadre commence au site de délétion et se poursuit le long du brin d'ADN.
  • Habituellement fatal à la cellule.

L'ajout ou la suppression de codons entiers ne sont généralement pas nocifs.

  • Étapes 1&2 - les bactéries donneuses meurent et se dégradent en laissant des fragments d'ADN.
  • Étape 3 - Des fragments d'ADN provenant d'un donneur mort pénètrent dans une bactérie receveuse compétente et vivante.
  • Étape 4&5 - Le fragment d'ADN du donneur est échangé contre un morceau d'ADN de la bactérie receveuse.
  • Streptococcus pneumoniae - principale cause de pneumonie chez l'homme.
  • 2 souches
  • Souche douce - fera des capsules (nocives)
  • Souche brute - ne fera pas de gélules (non nocive)
  • Tout le monde a la souche rugueuse naturellement.
  • Si la souche lisse est introduite, les gènes « lisses » passeront aux souches rugueuses par transformation.
  • Étape 1 - Le phage tempéré s'adsorbe sur la bactérie et injecte son génome.
  • Étape 2 - Le génome du phage s'insère dans le nucléoïde de la bactérie pour devenir un prophage.
  • Étape 3 - Parfois, au cours de l'induction spontanée, un petit morceau d'ADN bactérien du donneur est prélevé à la place d'une partie de l'ADN du phage dans le cadre du génome du phage, et une partie de l'ADN du phage est laissée dans le nucléoïde bactérien. (Une erreur dans l'induction spontanée.)
  • Étape 4 - Au fur et à mesure que le phage se réplique, le morceau d'ADN bactérien se réplique dans le cadre du génome du phage. Chaque phage porte maintenant cet ADN bactérien.
  • Étape 5 - Le phage défectueux s'adsorbe sur la bactérie receveuse et injecte le génome.
  • Étape 6 - Le génome du phage, portant l'ADN de la bactérie donneuse, s'insère dans le nucléoïde de la bactérie receveuse.
  • Streptocoque pyogène
  • 2 souches
  • Souche toxinogène - produit une toxine érythrogène et provoque la scarlatine
  • Souche non toxique - ne produit pas de toxine érythrogène, provoque une angine streptococcique
  • L'utilisation d'antibiotiques au début de l'infection de la souche non toxinogène réduit la progression vers la scarlatine car les antibiotiques tuent la souche bactérienne non toxinogène avant que la transduction ne les transforme en souche toxinogène.
  • Conjugaison F+
  • Conjugaison Hfr (haute fréquence)
  • Conjugaison R-Plasmide (Résistance-Plasmide)
  • La bactérie donneuse est un mâle F+ (contient le code génétique pour la production de f-pilis)
  • La bactérie receveuse est F-femelle (ne contient pas de code génétique pour la production de f-pilis).
  • La bactérie donneuse crée un plasmide F+.
  • Le plasmide est un fragment d'ADN double brin qui code pour la production de f-pilis.
  • Le donneur se conjugue avec le receveur avec des pilis sexuels et transfère 1 brin du plasmide F+.
  • Le donneur et le receveur réalisent tous deux la copie complémentaire de son brin plasmidique.
  • Les deux bactéries sont maintenant des mâles F+ et peuvent faire un pilis sexuel.
  • Il n'y a pas de transfert d'ADN chromosomique.
  • Le donneur mâle F+ insère le plasmide F+ dans le nucléoïde pour devenir un mâle Hfr et se conjugue avec une femelle F- via un pilis sexuel.
  • Un brin d'ADN donneur à l'extrémité opposée au plasmide F+ inséré commence à entrer dans la bactérie receveuse.
  • Les cellules se séparent facilement, de sorte qu'habituellement, seule une partie du brin d'ADN du donneur est transférée.
  • Le brin d'ADN restant dans le donneur fait une copie complémentaire et reste et Hfr mâle.
  • Le fragment du brin d'ADN transféré au receveur fait une copie complémentaire.
  • Le fragment d'ADN du donneur est échangé contre une partie de l'ADN de la bactérie receveuse.
  • La bactérie receveuse reste généralement une femelle F (transfert d'ADN chromosomique mais pas de plasmide).
  • R-Plasmide = plasmide de résistance.
  • Bactérie donneuse mâle avec R-Plasmide (multirésistante aux antibiotiques et mâle) conjuguée à une bactérie sans R-plasmide (sensible aux antibiotiques et femelle) avec des pilis sexuels.
  • Un brin du plasmide R est transféré à la bactérie receveuse.
  • Les deux bactéries font une copie complémentaire du plasmide R.
  • Les deux bactéries ont des plasmides R et sont multirésistantes aux antibiotiques et mâles.
  • Barrières anatomiques
  • Réflexes et sécrétions
  • Produit chimique corporel non spécifique
  • Micro-organismes résidents normaux (bactéries)
  • Inflammation
  • La peau est une barrière physique que très peu d'infections peuvent traverser.
  • 3 Exceptions : Staphylococcus aureus , Tularémie (fièvre du lapin) et Moisissures dermatophytes (teigne, teigne)

Les cheveux servent également de barrière physique.

sourcils, cils, poils du nez, poils pubiens, poils des oreilles

Quelles sont les défenses réflexes et/ou sécrétions associées aux éléments suivants :

1. yeux
2. nez
3. bouche
4. gorge
5. estomac
6. intestins
7. voies urinaires
8. voie vaginale
9. conduit auditif


Pourquoi les cellules Hfr sont-elles appelées cellules de recombinaison haute fréquence ? - La biologie

Les virus sont des organismes vivants particuliers, si particuliers qu'il fut un temps où ils n'étaient pas reconnus comme des êtres vivants. Les virus n'ont même pas de structure cellulaire, pas de méiose et de mitose. Leur matériel génétique est l'ADN ou l'ARN, qui est le génome viral. Cette note de cours fournit un résumé des mécanismes génétiques qui opèrent dans les virus et certaines des implications pratiques qui en découlent.

Il est possible de séparer l'analyse moléculaire des génomes viraux en deux types d'approche :

  • Analyse physique de la structure et de la séquence nucléotidique, essentiellement réalisée in vitro.
  • Analyse biologique des relations structure-fonction de génomes viraux intacts et d'éléments génétiques individuels impliquant généralement l'analyse du phénotype viral in vivo.

L'analyse génétique conventionnelle des virus animaux est basée sur l'isolement et l'analyse de mutants, en utilisant des techniques de purification sur plaque. Pour les virus qui ne forment pas de plaques, peu d'analyses génétiques étaient possibles avant le développement de la génétique moléculaire, mais certaines astuces permettent d'utiliser ces techniques génétiques pour de tels virus par exemple,

  • Dosages immunologiques focaux
  • Analyse biochimique
  • Analyse physique
  • Biologie moléculaire
  • Formation de « foyers » de cellules transformées.
  • Cartes de recombinaison
  • Cartes/Groupes de réassortiment
  • Cartes physiques
  • Cartes de restriction
  • Cartes de transcription
  • Cartes de traduction

« Souche », « type », « variant », « mutant » et même « isolat » sont tous des termes utilisés de manière interchangeable pour les différencier des virus « parentaux », « de type sauvage » ou « de rue » originaux. Selon les sources de mutagenèse, il existe deux types distincts de mutations :

  • Mutations spontanées, qui se produisent naturellement dans l'environnement
  • Mutations induites, qui sont produites par des chercheurs avec des mutagènes.

Les deux types de mutations mentionnés ci-dessus peuvent avoir différents types de mutations comme suit :

  • Morphologie des plaques
  • Gamme d'hôtes
  • Sensible à la température (c.t.)
  • Sensible au froid
  • Absurdité
  • Suppressions
  • Marqueurs biochimiques
  • Revertissants

Interactions génétiques entre virus :

  • Complémentation allélique (intragénique) : différents mutants présentent des défauts de complémentation dans la même protéine.
  • Complémentation non allélique (intergénique) : mutants présentant des défauts dans différents gènes.

  • Hétérozygotie
  • ingérence
  • Suppression
  • Mélange phénotypique
  • Pseudotypage

Une comparaison des mécanismes génétiques et de leurs applications entre différents organismes vivants a été écrite dans MITOPENCOURSEWARE (PDF).

Leçon 19. Plasmides bactériens et conjugaison

Les bactéries sont des représentants typiques des procaryotes. Les procaryotes ont une structure cellulaire et leur ADN est concentré dans une région dite nucléoïde. Cependant, à la différence des eucaryotes, les bactéries n'ont ni méiose ni mitose.

Toutes les propriétés de la cellule, y compris sa virulence, sa pathogénicité et sa résistance aux antibiotiques, sont déterminées par son génome. Ceci est codé par les séquences spécifiques de bases nucléotidiques dans l'ADN. Rappelez-vous que l'ADN bactérien est un seul ADN ds circulaire, qui n'a PAS de membrane nucléaire et n'a PAS d'histones. E. coli est une exception puisque son ADN est un faisceau enroulé irrégulier se trouvant librement dans le cytoplasme.

En plus du ds-ADN principal, certaines cellules bactériennes peuvent également porter un ou plusieurs éléments extra-chromosomiques qui apparaissent circulaires et sont appelés PLAMIDS.

Les plasmides se répliquent INDÉPENDAMMENT du chromosome principal dans la cellule. Ils portent des informations génétiques supplémentaires codant pour certaines propriétés telles que la résistance aux antibiotiques ou la capacité de survivre dans des environnements difficiles.

Une troisième source d'information génétique dans les cellules bactériennes est fournie par BACTÉRIOPHAGES. Ceux-ci sont également appelés virus bactériens. Ils sont constitués d'un génome viral entouré d'une enveloppe protéique. Ils ont besoin d'un hôte bactérien pour se multiplier et, lorsqu'ils le font, ils provoquent la mort de la cellule bactérienne. Dans certains cas, cependant, ils peuvent subir une LYSOGÉNIE. Il s'agit d'une réplication contrôlée à long terme au sein de la cellule bactérienne sans provoquer la lyse de la cellule bactérienne. De cette façon, il peut devenir une partie temporaire de la cellule et modifier les propriétés des cellules bactériennes.

Comparaison entre les 3 types de sources d'information génétique dans la cellule bactérienne
Élément génétique TAPER Configuration Taille en ko
Chromosome ADN ds circulaire 2,0 à 4,0 x10
Plasmides ADN ds circulaire 9 à 60
Bactériophages ARN/ADN ss/ds Linéaire/circulaire 3 à 40

Il existe trois principaux mécanismes de recombinaison génétique (transfert de matériel génétique dans un organisme HOST) chez les bactéries présentes dans la nature et également dans des conditions de laboratoire : la conjugaison, la transformation et la transduction.

CONJUGATION C'est le mécanisme le plus important pour le transfert généralisé d'informations génétiques entre bactéries. C'est le transfert direct d'ADN bactérien entre les organismes et nécessite un CONTACT CELLULE À CELLULE.

La plupart des conjugaisons sont MÉDIÉES PAR PLASMIDE.

Les PLASMIDES sont de petites molécules d'ADN ds circulaires, mesurant environ 2 à 10 kilobases. Ils ont tous la capacité de se répliquer dans les bactéries. Des copies multiples de plasmides peuvent être trouvées dans une cellule hôte, cependant, tous les plasmides ne peuvent pas se transférer.

Un plasmide CONJUGATIF ​​possède les codes des gènes permettant le transfert entre cellules.

Un plasmide NON CONJUGATIF ​​nécessite l'aide d'un plasmide conjugatif pour se transmettre à une autre bactérie.

Les PLASMIDES À GAMME ÉTROITE D'HTES n'existent qu'au sein d'une seule espèce.

Les PLASMIDES À LARGE GAMME D'HTES existent dans différents genres d'organismes.

  1. 1. Un ORI ou origine de réplication qui permet une réplication autonome.
  2. 2. Un ou plusieurs gènes qui confèrent une résistance spécifique aux antibiotiques.
  3. 3. Sites pour endonucléases de restriction qui sont utilisés pour insérer des fragments d'ADN spécifiques.
  4. 4. Coder les facteurs de virulence tels que les toxines ou les adhérences

Les plasmides capables de médier la conjugaison portent des gènes codant pour la production d'un PILUS, un appendice protéique qui se trouve à la surface des cellules donneuses. Les bactéries qui portent ces plasmides sont appelées cellules F(+), ce qui en fait les cellules donneuses. L'extrémité du pilus se fixe à la surface de la cellule receveuse et le transfert d'ADN se produit. On ne sait pas si l'ADN est transféré à travers le pilus ou si le pilus sert de mécanisme pour maintenir les deux cellules ensemble. Quoi qu'il en soit, c'est la raison pour laquelle il a également été appelé SEXE BACTÉRIEN.

Une fois que la cellule receveuse acquiert le plasmide F, elle passe d'une cellule F(-) à une cellule F (+), lui permettant ainsi de devenir une cellule donneuse maintenant.

Dans une très faible proportion de cellules, le plasmide F est incorporé dans le chromosome bactérien. Une fois inséré, le chromosome bactérien entier agit comme un plasmide F. Celles-ci sont alors appelées souches de recombinaison haute fréquence (souches Hfr). Cela conduit à 2 processus :

  1. 1. Le plasmide F et l'ensemble de l'ADN bactérien subissent une conjugaison avec une cellule F(-).
  2. 2. Le plasmide F est excisé avec une partie de l'ADN bactérien, c'est pourquoi le plasmide F est appelé F prime (F’).

Par exemple, le plasmide F-lac est un plasmide F’ portant les gènes de l'opéron lactose E. coli. Lorsque ce plasmide est transféré à des formateurs sans lactose, ils sont convertis en fermenteurs de lactose.

Notez que le plasmide F est confiné au genre Escherichia et à d'autres bactéries entériques étroitement apparentées.

Pour effectuer des tests de dominance ou de complémentation chez les bactéries, en utilisant la conjugaison, veuillez consulter ( PDF)*.

Cours 20. Transformation bactérienne

La transformation est un processus dans lequel du matériel génétique provenant de l'environnement est ajouté à une partie de l'ADN bactérien. L'ADN peut également remplacer un gène existant ou une partie de celui-ci du génome de la bactérie, entraînant ainsi la perte de l'activité de ce gène.

Pour la première fois, la transformation a été démontrée en 1928 par Frederick Griffith, un bactériologiste anglais à la recherche d'un vaccin contre la pneumonie bactérienne. Griffith a découvert qu'une souche non virulente de Streptococcus pneumoniae pouvait être transformée en une souche virulente par exposition à des souches virulentes de S. pneumoniae qui avaient été tuées par la chaleur. En 1944, il a été démontré que le facteur de transformation était génétique, lorsque Oswald Avery, Colin MacLeod et Maclyn McCarty ont montré un transfert de gène chez S. pneumoniae. Avery, Macleod et McCarty ont appelé l'absorption et l'incorporation de l'ADN par les bactéries « transformation ».

La transformation bactérienne peut être qualifiée de changement génétique stable provoqué par l'absorption d'ADN nu (ADN sans cellules ou protéines associées), et la compétence fait référence à l'état de capacité d'absorption d'ADN exogène de l'environnement. Il convient de distinguer deux formes différentes de compétence : naturelle et artificielle.

Compétence naturelle Certaines bactéries (environ 1 % de toutes les espèces) sont naturellement capables de capter l'ADN dans des conditions de laboratoire, bien d'autres pourraient le capter dans leur environnement naturel. De telles espèces portent des ensembles de gènes spécifiant la machinerie pour amener l'ADN à travers la ou les membranes cellulaires.[2]

Compétence naturelle La compétence artificielle n'est pas codée dans les gènes de la cellule. Au lieu de cela, il est induit par des procédures de laboratoire dans lesquelles les cellules sont passivement rendues perméables à l'ADN, en utilisant des conditions qui ne se produisent normalement pas dans la nature.[3]

L'électroporation est une autre façon de faire des trous dans les cellules bactériennes (et autres), en les choquant brièvement avec un champ électrique de 10 à 20 kV/cm. L'ADN plasmidique peut pénétrer dans la cellule par ces trous. Cette méthode peut être utilisée avec un grand ADN plasmidique. [4] Les mécanismes naturels de réparation des membranes fermeront rapidement ces trous après le choc.

Transformation plasmidique Pour persister et être maintenue de manière stable dans la cellule, une molécule d'ADN plasmidique doit contenir une origine de réplication, qui lui permet de se répliquer dans la cellule indépendamment du chromosome. Étant donné que la transformation produit généralement un mélange de cellules transformées rares et de cellules non transformées abondantes, une méthode est nécessaire pour identifier les cellules qui ont acquis le plasmide. Les plasmides utilisés dans les expériences de transformation contiendront généralement également un gène conférant une résistance à un antibiotique auquel la souche de bactérie receveuse prévue est sensible. Les cellules capables de croître sur des milieux contenant cet antibiotique auront été transformées par le plasmide, car les cellules dépourvues du plasmide seront incapables de croître.

Un autre marqueur, utilisé pour identifier les cellules E. coli qui ont acquis des plasmides recombinants, est le gène lacZ, qui code pour la β-galactosidase. Étant donné que la β-galactosidase est un homo-tétramère, chaque monomère étant constitué d'une protéine lacZ-α et d'une protéine lacZ-ω, si une seule des deux protéines requises est exprimée dans la cellule résultante, aucune l'enzyme sera formée. Ainsi, si une souche d'E. coli sans lacZ-α dans son génome est transformée, en utilisant un plasmide contenant le fragment de gène manquant, les cellules transformées produiront de la β-galactosidase, tandis que les cellules non transformées ne le feront pas, car elles ne sont que capable de produire la moitié oméga du monomère. Dans ce type de transformation, la région polylinker du plasmide se trouve dans le fragment de gène lacZ-α, ce qui signifie que les plasmides recombinants produits avec succès auront le gène souhaité inséré quelque part dans lacZ-α. Lorsque ce fragment de gène perturbé est exprimé par E. coli, aucune protéine lacZ-α utilisable n'est produite et, par conséquent, aucune β-galactosidase utilisable n'est formée. Lorsqu'elles sont cultivées sur des milieux contenant le sucre galactose modifié incolore X-gal, les colonies capables de métaboliser le substrat (et qui ont donc été transformées, mais pas par des plasmides recombinants) apparaîtront en bleu dans les colonies colorées qui ne sont pas capables de métaboliser le substrat. substrat (et qui ont donc été transformés par des plasmides recombinants) apparaîtront en blanc.

Transformation chez les plantes et les animaux De nos jours, la transformation est une technique de rutine utilisée dans de nombreux laboratoires de biologie moléculaire pour transférer l'ADN dans les cellules végétales et animales. Plusieurs mécanismes de transformation sont disponibles pour les cellules végétales :

    La transformation médiatisée est la transformation végétale la plus facile et la plus simple. Ces bactéries peuvent infecter les tissus végétaux et insérer leur ADN dans les cellules de certaines espèces végétales. : Enduire de petites particules d'or ou de tungstène avec de l'ADN et les projeter dans de jeunes cellules végétales ou des embryons végétaux. Une partie du matériel génétique restera dans les cellules et les transformera. : faire des trous transitoires dans les membranes cellulaires en utilisant un choc électrique, cela permet à l'ADN d'entrer comme décrit ci-dessus pour les bactéries. (transduction) : Emballez le matériel génétique souhaité dans un virus végétal approprié et laissez ce virus modifié infecter la plante. Si le matériel génétique est de l'ADN, il peut se recombiner avec les chromosomes pour produire des cellules transformantes.

En principe, les mécanismes de transformation animale sont similaires. L'introduction d'ADN dans des cellules animales est généralement appelée transfection.

21. Transduction bactérienne

Comme mentionné ci-dessus, la transduction est l'un des trois mécanismes de recombinaison génétique chez les bactéries présentes dans la nature et également dans des conditions de laboratoire. En d'autres termes, la transduction est un processus dans lequel l'acide nucléique d'un organisme peut être transféré dans un autre organisme vivant au moyen d'un virus intermédiaire.

En d'autres termes, la transduction est le transfert d'ADN bactérien par l'intermédiaire d'un phage.

Les phages sont des virus bactériens avec une molécule d'ADN enfermée dans une enveloppe protéique. La structure de l'enveloppe protéique impose une limitation de la quantité d'ADN qui peut être enfermée par le virus, généralement environ 50 kilobases.

La plupart des phages portent de l'ADN ds enroulé à l'intérieur d'une enveloppe protéique. Il peut y avoir des espèces de phages qui ont également un ADN-b ou un ARN-b.

Il existe deux types de transductions :

Lorsque les phages pénètrent dans une cellule bactérienne et se répliquent, chaque tête de phage possède généralement une copie du génome du phage répliqué. Parfois, une tête de phage vide est produite. L'ADN bactérien peut être emballé par erreur dans cette tête de phage vide, puis transféré dans une autre cellule bactérienne. Ainsi, l'ADN qui pénètre dans la deuxième cellule bactérienne est un court segment du chromosome de la première cellule bactérienne. Comme pour la transformation, la recombinaison doit se produire pour que la transduction réussisse.

Il est qualifié de généralisé car le phage ramassera n'importe quelle partie du chromosome bactérien au hasard. (Il n'est pas spécifique à un segment chromosomique particulier.)

Les gènes ne peuvent être transférés qu'à l'intérieur d'une certaine espèce car les phages attaquent généralement une gamme limitée de bactéries.

Les phages peuvent également prélever et transférer l'ADN plasmidique. Par exemple, le gène de la pénicillinase des staphlocoques est situé dans un plasmide et les phages peuvent récupérer ce plasmide et, par transduction, le transmettre à une autre cellule, transférant ainsi le gène de la pénicillinase à d'autres espèces de staphylocoques.

Les bactériophages qui lysent la cellule hôte sont appelés phages virulents et provoquent un cycle lytique d'infection. En revanche, les phages qui peuvent infecter une cellule bactérienne sans provoquer sa mort sont appelés phages tempérés.

La cellule bactérienne qui survit après l'infection par le phage est appelée lysogène, et le phage tempéré intégré à l'intérieur est appelé prophage.

L'ADN du phage est ensuite inséré dans l'ADN de la cellule bactérienne et est également répliqué dans le cadre du chromosome de la cellule hôte.

Lorsqu'une cellule bactérienne est infectée par un phage, aucun autre phage ne peut attaquer la bactérie, car une fois le phage intégré dans l'ADN de la cellule bactérienne, il confère une immunité contre la surinfection par d'autres phages.

La phase lysogène est stable mais non permanente. Si le prophage est excisé pendant le processus de réplication, la cellule bactérienne peut éventuellement être lysée. Cela peut être reproduit en laboratoire par exposition de bactéries à la lumière UV. (Par exemple, stérilisation hospitalière des chambres aux UV.)

Contrairement à la transduction généralisée, les phages tempérés ont normalement un site d'insertion spécifique sur le chromosome et ne peuvent capter qu'une courte longueur d'ADN contenant quelques gènes de chaque côté de ce site. Ainsi, on parle de transduction spécialisée ou restrictive.

Des phages défectueux peuvent apparaître. Comme il se fixe au chromosome de l'ADN bactérien et récupère l'ADN adjacent au site d'intégration du phage, la quantité d'ADN peut être trop importante, de sorte que le phage manquera de quelques gènes de phage. Lorsque ce phage défectueux est transduit dans une seconde cellule bactérienne, le phage peut toujours s'intégrer dans son site spécifique de phage, mais il ne peut pas se répliquer normalement ni lyser la cellule bactérienne. Le produit final est l'intégration de l'ADN de la 1ère cellule bactérienne dans l'ADN de la 2e bactérie.

Comment la transduction influence-t-elle la virulence de la bactérie pour l'homme ? Le prophage étant porteur de gènes, sa présence dans une cellule bactérienne peut provoquer l'expression de certaines protéines. C'est ce qu'on appelle la conversion lysogène. Par exemple, la toxine diphtérique de Corynebacterium diptheriae ne sera produite que si le bêta-phage infecte la bactérie.

Les phages lambda d'E. coli sont une autre utilisation courante des phages. Ils ont un génome de 50 kilobases, mais une fois les gènes non essentiels supprimés, ils sont réduits à 30 kilobases, laissant place à l'insertion d'ADN étranger. Le phage infecte ensuite E.coli, qui à son tour se réplique avec le phage (usine de synthèse de phages), puis la cellule E.coli est lysée et les phages infectent d'autres cellules.

E.coli est l'hôte idéal puisqu'il se réplique toutes les 20 minutes. De plus, E. coli a toutes les phases distinctes de la courbe de croissance bactérienne, de sorte que sa croissance peut être surveillée en laboratoire.

La transduction peut être utilisée pour la manipulation de gènes ainsi que pour l'analyse génétique, comme le montre expérimentalement la conférence de MITOPENCOURSEWARE (PDF).

Cours 22. Transposition bactérienne

La transposition est un mouvement de soi-disant transposons, qui sont des séquences d'ADN qui peuvent se déplacer vers différentes positions dans le génome d'une seule cellule. Dans le processus, ils peuvent provoquer des mutations et modifier la quantité d'ADN dans le génome. Les transposons étaient aussi autrefois appelés "gènes sauteurs", et sont des exemples d'éléments génétiques mobiles. Ils ont été découverts par Barbara McClintock au début de sa carrière[1], et pour lesquels elle a reçu un prix Nobel en 1983. Il existe une variété d'éléments génétiques mobiles, et ils peuvent être regroupés en fonction de leur mécanisme de transposition. Les éléments génétiques mobiles de classe I, ou rétrotransposons, se déplacent dans le génome en étant transcrits en ARN puis de nouveau en ADN par la transcriptase inverse, tandis que les éléments génétiques mobiles de classe II se déplacent directement d'une position à une autre dans le génome en utilisant une transposase pour « couper et collez-les" dans le génome. Les transposons sont très utiles aux chercheurs pour modifier l'ADN à l'intérieur d'un organisme vivant. Les transposons constituent une grande partie de la taille du génome, ce qui est évident à travers les valeurs C des espèces eucaryotes.

Les transposons sont classés en deux classes en fonction de leur mécanisme de transposition : les rétrotranspositions et les transposons ADN.

Les rétrotransposons fonctionnent en se copiant et en collant des copies dans le génome à plusieurs endroits. Initialement, les rétrotransposons se copient en ARN (transcription) mais, en plus d'être transcrit, l'ARN est copié en ADN par une transcriptase inverse (souvent codée par le transposon lui-même) et réinséré dans le génome.

Les rétrotransposons se comportent de manière très similaire aux rétrovirus tels que le VIH, ce qui donne un indice sur les origines évolutives possibles de ces virus.

Il existe trois grandes classes de rétrotransposons :

  • Virale : code pour la transcriptase inverse (pour la transcription inverse de l'ARN en ADN), a de longues répétitions terminales (LTR), similaires aux rétrovirus. : code pour la transcriptase inverse, manque de LTR, transcrit par l'ARN polymérase II.
  • Superfamille non virale : ne code pas pour la transcriptase inverse, transcrite par l'ARN polymérase III.

Les rétrovirus comme éléments transposables

Les rétrovirus ont été identifiés pour la première fois il y a 80 ans en tant qu'agents impliqués dans l'apparition du cancer. Plus récemment, il a été démontré que l'épidémie de SIDA est due au rétrovirus VIH. Au début des années 1970, il a été découvert que les rétrovirus avaient la capacité de répliquer leurs génomes à ARN par conversion en ADN qui s'est intégré de manière stable dans l'ADN de la cellule hôte. Ce n'est que relativement récemment que les rétrovirus ont été reconnus comme des formes particulièrement spécialisées de transposons eucaryotes. En effet, ce sont des transposons qui se déplacent via des intermédiaires d'ARN qui peuvent généralement quitter les cellules hôtes et infecter d'autres cellules. La forme d'ADN intégrée (provirus) du rétrovirus présente une similitude marquée avec un transposon.

Le cycle de transposition des rétrovirus a d'autres similitudes avec les transposons procaryotes, ce qui suggère une relation familiale distante entre ces deux types de transposon. Les intermédiaires cruciaux dans la transposition des rétrovirus sont des molécules d'ADN extrachromosomiques. Ceux-ci sont générés en copiant l'ARN de la particule virale en ADN par une polymérase codée par un rétrovirus appelée transcriptase inverse. L'ADN linéaire extra-chromosomique est le précurseur direct de l'élément intégré et le mécanisme d'insertion présente une forte similitude avec la transposition "couper-coller".

La principale différence entre les transposons de classe II et les rétrotransposons est que leur mécanisme de transposition n'implique pas d'intermédiaire ARN. Les transposons de classe II se déplacent généralement par un mécanisme analogue au couper-coller, plutôt qu'au copier-coller, en utilisant l'enzyme transposase. Différents types de transposase fonctionnent de différentes manières. Certains peuvent se lier à n'importe quelle partie de la molécule d'ADN, et le site cible peut donc être n'importe où, tandis que d'autres se lient à des séquences spécifiques. La transposase effectue une coupe décalée sur le site cible produisant des extrémités collantes, coupe le transposon et le ligature dans le site cible. Une ADN polymérase comble les lacunes résultantes des extrémités collantes et l'ADN ligase ferme le squelette sucre-phosphate. Cela entraîne une duplication du site cible et les sites d'insertion des transposons d'ADN peuvent être identifiés par de courtes répétitions directes (une coupe décalée dans l'ADN cible remplie par l'ADN polymérase) suivies de répétitions inversées (qui sont importantes pour l'excision du transposon par la transposase). Les duplications sur le site cible peuvent entraîner une duplication de gènes, ce qui est censé jouer un rôle important dans l'évolution[2]:284 .

Tous les transposons d'ADN ne se transposent pas par le mécanisme couper-coller. Dans certains cas, une transposition réplicative est observée dans laquelle un transposon se réplique vers un nouveau site cible.

Les transposons qui ne se déplacent que par copier-coller peuvent se dupliquer si la transposition se produit pendant la phase S du cycle cellulaire lorsque le site "donneur" a déjà été répliqué, mais pas le site "cible".

Les deux classes de transposons peuvent perdre leur capacité à synthétiser la transcriptase inverse ou la transposase par mutation tout en continuant à traverser le génome car d'autres transposons produisent toujours l'enzyme nécessaire.

Les transposons provoquant des maladies Les transposons sont des mutagènes. Ils peuvent endommager le génome de leur cellule hôte de différentes manières :

  • Un transposon ou un rétroposon qui s'insère dans un gène fonctionnel désactivera très probablement ce gène.
  • Une fois qu'un transposon quitte un gène, la lacune résultante ne sera probablement pas réparée correctement.
  • Des copies multiples de la même séquence, telles que les séquences Alu, peuvent entraver un appariement chromosomique précis pendant la mitose et la méiose, entraînant des croisements inégaux, l'une des principales raisons de la duplication des chromosomes.

Les maladies qui sont souvent causées par les transposons comprennent l'hémophilie A et B, l'immunodéficience combinée sévère, la porphyrie, la prédisposition au cancer et la dystrophie musculaire de Duchenne.

De plus, de nombreux transposons contiennent des promoteurs qui pilotent la transcription de leur propre transposase. Ces promoteurs peuvent provoquer une expression aberrante de gènes liés, provoquant des maladies ou des phénotypes mutants.

Evolution des transposons L'évolution des transposons et leur effet sur l'évolution du génome est actuellement un domaine d'étude dynamique.

Les transposons sont présents dans toutes les grandes branches de la vie. Ils peuvent ou non provenir du dernier ancêtre commun universel, ou être apparus plusieurs fois indépendamment, ou peut-être une fois et se sont ensuite propagés à d'autres royaumes par transfert horizontal de gènes[7]. Bien que les transposons puissent conférer certains avantages à leurs hôtes, ils sont généralement considérés comme des parasites d'ADN égoïstes qui vivent dans le génome des organismes cellulaires. De cette façon, ils sont similaires à des virus. Les virus et les transposons partagent également des caractéristiques dans la structure de leur génome et leurs capacités biochimiques, ce qui laisse supposer qu'ils partagent un ancêtre commun.

Étant donné qu'une activité excessive de transposon peut détruire un génome, de nombreux organismes semblent avoir développé des mécanismes pour réduire la transposition à un niveau gérable. Les bactéries peuvent subir des taux élevés de délétion de gènes dans le cadre d'un mécanisme visant à éliminer les transposons et les virus de leurs génomes, tandis que les organismes eucaryotes peuvent avoir développé le mécanisme d'interférence ARN (ARNi) comme moyen de réduire l'activité des transposons. Chez le nématode Caenorhabditis elegans, certains gènes nécessaires à l'ARNi réduisent également l'activité du transposon.

Les transposons peuvent avoir été cooptés par le système immunitaire des vertébrés comme moyen de produire une diversité d'anticorps. Le système de recombinaison V(D)J fonctionne par un mécanisme similaire à celui des transposons.

Il existe des preuves que les éléments transposables peuvent agir comme des mutants dans les bactéries.

Applications Le premier transposon a été découvert dans la plante maïs (Zea mays, espèce de maïs), et est nommé dissociateur (Ds). De même, le premier transposon à être isolé moléculairement provenait d'une plante (muflier). De manière appropriée, les transposons ont été un outil particulièrement utile en biologie moléculaire végétale. Les chercheurs utilisent les transposons comme moyen de mutagenèse. Dans ce contexte, un transposon saute dans un gène et produit une mutation. La présence du transposon fournit un moyen simple d'identifier l'allèle mutant, par rapport aux méthodes de mutagenèse chimique.

Parfois, l'insertion d'un transposon dans un gène peut perturber la fonction de ce gène de manière réversible. L'excision médiée par la transposase du transposon restaure la fonction du gène. Cela produit des plantes dans lesquelles les cellules voisines ont des génotypes différents. Cette caractéristique permet aux chercheurs de faire la distinction entre les gènes qui doivent être présents à l'intérieur d'une cellule pour fonctionner (cellule autonome) et les gènes qui produisent des effets observables dans des cellules autres que celles où le gène est exprimé.

Les transposons sont également un outil largement utilisé pour la mutagenèse de la plupart des organismes expérimentalement traitables.

Conférence 23. ADN recombinant dans les bactéries

L'ADN recombinant est le nom général pour prendre un morceau d'un ADN et le combiner avec un autre brin d'ADN. L'ADN recombinant est aussi parfois appelé « chimère ». En combinant deux ou plusieurs brins d'ADN différents, les scientifiques sont capables de créer un nouveau brin d'ADN. Le processus de recombinaison le plus courant consiste à combiner l'ADN de deux organismes différents.

Il existe trois méthodes différentes par lesquelles l'ADN recombinant est fabriqué. Ce sont la transformation, l'introduction de phages et la transformation non bactérienne. Voir Transformation bactérienne dans la note de cours 20. La transformation non bactérienne est un processus très similaire à la transformation décrite ci-dessus. La seule différence entre les deux est que les non-bactériens n'utilisent pas de bactéries telles que E. coli pour l'hôte.

En microinjection, l'ADN est injecté directement dans le noyau de la cellule en cours de transformation. En biolistique, les cellules hôtes sont bombardées de microprojectiles à grande vitesse tels que des particules d'or ou de tungstène recouvertes d'ADN.

L'introduction de phages est le processus de transfection, qui équivaut à la transformation, sauf qu'un phage est utilisé à la place des bactéries. Des encapsidations in vitro d'un vecteur sont utilisées. Cela utilise des phages lambda ou MI3 pour produire des plaques de phage qui contiennent des recombinants. Les recombinants qui sont créés peuvent être identifiés par des différences entre les recombinants et les non-recombinants en utilisant diverses méthodes de sélection.

L'ADN recombinant fonctionne lorsque la cellule hôte exprime une protéine à partir des gènes recombinants.

Une quantité significative de protéine recombinante ne sera pas produite par l'hôte à moins que des facteurs d'expression ne soient ajoutés. L'expression de la protéine dépend du fait que le gène est entouré d'un ensemble de signaux qui fournissent des instructions pour la transcription et la traduction du gène par la cellule. Ces signaux incluent le promoteur, le site de liaison du ribosome et le terminateur. Les vecteurs d'expression, dans lesquels l'ADN étranger est inséré, contiennent ces signaux. Les signaux sont spécifiques à l'espèce. Dans le cas d'E. Coli, ces signaux doivent être des signaux d'E. coli car il est peu probable qu'E. Coli comprenne les signaux des promoteurs et terminateurs humains. Des problèmes sont rencontrés si le gène contient des introns ou contient des signaux qui agissent comme des terminateurs d'un hôte bactérien. Cela entraîne une terminaison prématurée et la protéine recombinante peut ne pas être traitée correctement, être correctement repliée ou peut même être dégradée. La production de protéines recombinantes dans les systèmes eucaryotes a généralement lieu dans la levure et les champignons filamenteux. L'utilisation de cellules animales est difficile car beaucoup ont besoin d'une surface de support solide, contrairement aux bactéries, et ont des besoins de croissance complexes. Cependant, certaines protéines sont trop complexes pour être produites dans une bactérie, il faut donc utiliser des cellules eucaryotes. L'ADN recombinant a gagné en importance au cours des dernières années, et l'ADN recombinant ne deviendra que plus important au 21e siècle à mesure que les maladies génétiques deviennent plus répandues et que la superficie agricole est réduite. Vous trouverez ci-dessous quelques-uns des domaines où l'ADN recombinant aura un impact.

  • Meilleures cultures (résistance à la sécheresse et à la chaleur)
  • Vaccins recombinants (c.-à-d. Hépatite B)
  • Prévention et traitement de la drépanocytose
  • Prévention et guérison de la mucoviscidose
  • Production de facteurs de coagulation
  • Production d'insuline
  • Production de produits pharmaceutiques recombinants
  • Plantes qui produisent leurs propres insecticides
  • Lignée germinale et thérapie génique somatique

Cliquez maintenant sur (PDF) pour voir comment faire des expériences sur le clonage de gènes et le clonage par complémentation dans les bactéries.

Conférence 24. Régulation des gènes chez les procaryotes

Chez les procaryotes, la régulation des gènes est nécessaire car pour une efficacité maximale, une cellule doit être capable de

  1. 1. contrôler les quantités de produits géniques produites.
    • Certains sont nécessaires en grande quantité.
      • protéines ribosomiques
    • Certains sont nécessaires en petites quantités seulement.
      • beaucoup d'enzymes
  2. 2. réagir à l'environnement en activant (ou désactivant) des gènes ou des groupes de gènes spécifiques.
    • l'opéron Lac, gènes de choc thermique
  3. 3. activer et désactiver les gènes dans le bon schéma temporel.
    • infection phagique ou virale, développement

Il existe trois niveaux principaux de régulation des gènes

  1. 1. Contrôle de l'abondance d'ARN (régulation transcriptionnelle)
    • initiation, élongation, stabilité
  2. 2. Contrôle de la synthèse des protéines (régulation traductionnelle)
    • liaison au ribosome, vitesse de traduction, terminaison
  3. 3. Contrôle de l'activité des protéines
    • stabilité, modification, effets allostériques
  • constitutif, inductible ou répressible
  • positif, négatif, à la fois positif et négatif
  • et avec les ensembles de gènes, il y a aussi une régulation coordonnée et temporelle
  • quelques exemples de ceux-ci dans les circuits de régulation sont l'opéron lac, l'opéron trp et les gènes lysogènes et lytiques de lambda
    • l'opéron lac est un système inductible soumis à une régulation négative et positive
    • l'opéron trp est un système répressible avec deux types de contrôle négatif
    • les gènes lytiques de lambda montrent comment les gènes peuvent être régulés temporellement

    Pour comprendre plus de détails sur la régulation des gènes, cliquez sur Contrôle négatif (PDF), Contrôle positif (PDF) et Circuits de régulation (PDF).


    2. MATÉRIELS ET MÉTHODES

    2.1 Site d'étude et échantillonnage

    Pour évaluer le réservoir de Plasmodium spp. dans le district de Bongo (BD), situé dans la région Upper East (UER) du Ghana, une étude transversale stratifiée par âge a été réalisée à la fin de la saison sèche en juin 2012. Le BD se caractérise par une transmission saisonnière marquée, et le paludisme représente un problème majeur de santé publique pour le district. Des détails sur la conception de l'étude, la population étudiée et les procédures de collecte de données ont été décrits précédemment (Ruybal-Pesantez et al., 2017). En bref, l'échantillonnage a été effectué dans deux grands bassins versants (Vea/Gowrie et Soe) dans la BD qui ont été sélectionnés parce qu'ils étaient considérés comme similaires en termes de taille de population, de structure d'âge et de composition ethnique. Il a cependant été émis l'hypothèse qu'ils peuvent différer en ce qui concerne l'intensité et la saisonnalité de la transmission du paludisme, car Vea/Gowrie est à proximité du barrage/zone d'irrigation de Vea, tandis que Soe n'est pas à proximité de grands plans d'eau, bien que des barrages plus petits pour l'irrigation soient dispersés dans tout le pays. Région. Les bassins versants ont été divisés en villages plus petits : Vea, Gowrie, Soe Sanabisi et Soe Boko, avec des participants inscrits dans des sections au sein de ces villages (Vea : Gonga et Nayire Gowrie : Nayire Kura et Tingre Soe Sanabisi : Tindingo et Akulgoo et Soe Boko : Tamolinga et zone de mission). Pour ces analyses, les participants avec une confirmation microscopique P. falciparum les infections ont été incluses (N = 267). Méthodes liées à la microscopie, msp2 La PCR et la PCR microsatellite sont décrites en détail dans (Ruybal-Pesantez et al., 2017). Des données microsatellites sont disponibles pour 200 P. falciparum échantillons, et var Les balises DBLα ont été séquencées pour 209 P. falciparum échantillons.

    2.2 Diversité des var Types DBLα et allèles microsatellites

    Nous avons analysé le var diversité antigénique chez 209 individus asymptomatiques au Ghana avec P. falciparum infections. Pour 163 de ces individus, nous avons également séquencé 12 loci microsatellites comme décrit en détail dans (Ruybal-Pesantez et al., 2017). Le nombre total de pics observés (allèles) à chaque locus a été utilisé pour estimer la MOI. Les infections à clone unique ont été définies comme celles avec au plus un allèle microsatellite à chaque locus microsatellite. Pour les infections à clones multiples, le pic dominant (allèle) à chacun des 12 loci microsatellites a été déterminé pour chaque isolat. Les pics dominants constituaient ce que nous appelons « l'haplotype dominant » ou « l'infection dominante » pour chaque isolat. Les isolats qui avaient un MOI de 1 ou 2, déterminé par le nombre maximum de pics observés à un loci microsatellite donné, constituaient les soi-disant « infections à haut niveau de confiance », et cela représente une méthode standard utilisée sur le terrain (Schultz et al. ., 2010 ). En raison des niveaux élevés de MOI, nous avons pu déterminer des infections de confiance élevée pour seulement 59 des 163 isolats. Une diversité de séquences considérable a été observée au sein des types, à la fois au sein et entre les isolats. Parce que cela représente un mélange de diversité de séquences naturelles et d'erreurs de séquençage, et parce que ces deux sources ne peuvent pas être distinguées à l'aide de nos méthodes, nous avons ignoré la diversité de séquences intra-type dans cette étude.

    2.3 Var méthodes de séquençage et affectation de type

    DBLα, le seul domaine trouvé dans presque tous var gènes, est un marqueur moléculaire de var diversité génétique (Kraemer & Smith, 2003 Lavstsen, Salanti, Jensen, Arnot, & Theander, 2003 Smith, Subramanian, Gamain, Baruch, & Miller, 2000 Taylor, Kyes, Harris, Kriek, & Newbold, 2000). Avec des longueurs de lecture moyennes de 400 pb ou plus en utilisant le séquençage 454, nous avons séquencé toute la longueur de l'amplicon PCR sans avoir besoin d'assemblage (Day et al., 2017 Rask, Petersen, Chen, Day, & Pedersen, 2016).

    Nous avons attribué des séquences DBLα à var La séquence DBLα « type » d'une manière cohérente avec la définition d'identité nucléotidique à 96 % couramment utilisée (Barry et al., 2007). Plus spécifiquement, les types DBLα sont définis ici en utilisant un algorithme de regroupement appliqué aux données de séquence brutes, de sorte que chaque groupe de types de séquences DBLα correspond approximativement à des séquences avec une identité de séquence d'acides aminés > à 97 %. Ce seuil est cohérent avec la majorité des travaux antérieurs définissant des types distincts dans les séquences d'étiquettes DBLα car il garantit que chaque type de séquence distinct représente très probablement une variante distincte naturelle (c'est-à-dire et n'est pas simplement le résultat d'erreurs de séquençage).

    La plupart des analyses ont été effectuées à l'aide de scripts Mathematica v8, sauf indication contraire. Nous avons traduit des séquences d'ADN en séquences AA à l'aide du logiciel EMBOSS Transeq (Goujon et al., 2010 Rice, Longden, & Bleasby, 2000). Nous avons exclu de l'analyse les séquences qui présentaient un cadre de lecture inattendu, des substitutions de décalage de cadre apparentes ou des codons d'arrêt.

    Trois isolats génomiques ont été utilisés comme témoins positifs pour nos méthodes de séquençage et d'analyse : 3D7, Dd2 et HB3. Ces échantillons diffèrent de nos isolats de terrain à plusieurs égards : Le nombre de var les gènes de chaque génome sont connus la MOI est exactement 1 l'ensemble complet des séquences DBLα est connu avec une grande précision, il est donc possible d'identifier plusieurs var séquences du même type au sein de ces génomes.

    2.4 Mesurer la parenté

    La parenté est mesurée comme le nombre de types DBLα ou d'allèles microsatellites partagés entre deux isolats divisé par le nombre moyen de types DBLα ou d'allèles microsatellites dans un isolat, pour cette paire. Pour les types DBLα, cela équivaut au partage de type par paire (PTS) tel que défini par Barry et al. (2007).

    2.5 Var index de chevauchement de répertoires

    Un aspect majeur de la structure de la population que nous avons examiné est le chevauchement entre les paires d'isolats. Nous avons comparé le chevauchement entre les isolats observés au chevauchement entre les isolats randomisés en utilisant deux indices différents : le partage de type par paire (PTS) et l'indice de similarité de Jaccard (JS). Si l'isolat A a un répertoire de mUNE types et l'isolat B a un répertoire de mB types, et les deux isolats partagent un total de mUN B types, et l'union des deux ensembles est UUN B, on définit PTSUN B = 2mUN B/(mUNE + mB) et JSUN B = mUN B/UUN B. L'indice de similarité PTS, qui a été conçu pour comparer var répertoires, a été défini ici exactement comme dans Barry et al. (2007).

    Nous examinons si le chevauchement observé diffère du hasard en randomisant le var Types de séquence DBLα dans les isolats pour faire une distribution nulle. Nous prenons en considération plusieurs aspects des données observées pour construire une hypothèse nulle. Premièrement, dans les isolats de terrain, nous ne pouvons jamais observer plusieurs copies du même type DBLα car nous ne déterminons pas la localisation génomique et aucune variation de séquence intra-type ne peut être distinguée des erreurs de séquençage. Dans notre distribution nulle d'isolats randomisés, nous maintenons la nature binaire de la matrice type-isolat afin qu'il n'y ait pas de types DBLα répétés dans aucun isolat randomisé. Nous préservons également le nombre total d'isolats et de types DBLα, le nombre de types DBLα échantillonnés par isolat et la distribution de fréquence observée des types DBLα dans l'ensemble de données. Nous préservons ces aspects des données observées en maintenant les totaux des lignes et des colonnes de la matrice des types DBLα dans les isolats tout en randomisant les entrées 0/1 de la matrice. Enfin, nous préservons également la connexité de la matrice d'origine lors de la randomisation. Nous avons ensuite demandé si la distribution observée des indices de chevauchement entre les isolats différait des distributions des indices de chevauchement pour ces randomisations. Nous utilisons un algorithme de commutation efficace pour construire notre distribution nulle, appelé algorithme Curveball (Strona, Nappo, Boccacci, Fattorini, & San-Miguel-ayanz, 2014). La méthode a été mise en œuvre avec un programme écrit pour évaluer la modularité et la stabilité des réseaux écologiques (Grilli, Rogers, & Allesina, 2016). Nous avons échantillonné toutes les 100 unités d'échange, ce qui est quatre fois le minimum recommandé par Strona et al. ( 2014 ) (chaque unité de swap est égale au nombre de lignes ou de colonnes, selon le plus petit des deux, et elle ne compte que le nombre de swaps réels dans la matrice par opposition à tous les swaps proposés).

    2.6 Coefficient de liaison et modularité des réseaux de liaison

    Un autre aspect de la structure prédit par la théorie des déformations est celui de la liaison entre var gènes. Cette liaison émerge de la sélection contre des recombinants et est maintenue dynamiquement. Nous avons utilisé le coefficient de déséquilibre de liaison, , pour mesurer les corrélations entre les types de DBLα en ce qui concerne leur présence dans les isolats. Nous avons créé des réseaux de types DBLα qui avaient valeurs supérieures à un seuil donné de > 0.02 et analysé la structure de ces réseaux. Nous avons effectué une analyse de liaison en utilisant l'ensemble de données complet, puis avons répété l'analyse en utilisant uniquement des isolats infectés une seule fois. Pour le réseau de liaison d'allèles microsatellites, nous avons également utilisé un seuil de > 0,02.

    Pour le réseau de liaison de type DBLα, nous n'avons inclus que les types DBLα qui apparaissent plus d'une fois dans l'ensemble de données car ce sont les seuls qui peuvent avoir des relations de liaison significatives. Nous n'avons considéré que les coefficients de déséquilibre de liaison positifs car des liaisons négatives peuvent résulter d'allèles partageant un locus, et la localisation génomique des types DBLα n'est pas déterminée dans cette étude. Nous avons considéré des valeurs statistiquement significatives lorsqu'elles dépassaient le seuil décrit dans Hedrick, Jain et Holden (1978).

    Pour identifier des ensembles de var gènes qui ont tendance à coexister, nous avons mené une analyse de modularité de var réseaux de liaison. A titre de comparaison, la modularité des réseaux de liaison microsatellites a également été réalisée. Nous avons utilisé le logiciel MODULAR (Marquitti, Guimarães, Pires, & Bittencourt, 2013 ), qui définit le nombre optimal de modules au sein d'un réseau et précise leurs membres, la modularité globale du réseau, et l'importance de la modularité par rapport à une valeur nulle. modèle qui préserve la distribution des degrés d'origine. Bien que la méthode ait été conçue pour les systèmes écologiques, elle est basée sur la théorie générale des réseaux et la définition de la modularité comme « sous-ensembles d'éléments étroitement connectés ». Les réglages de paramètres suivants ont été utilisés pour identifier les modules dans les deux var et les réseaux de liaison microsatellites. Tous les coefficients de déséquilibre de liaison supérieurs à 0,02 ( > 0,02) ont été utilisés pour construire un réseau unipartite, exprimé sous forme de matrice binaire. Nous avons spécifié que 1 000 matrices randomisées devaient être utilisées pour construire le modèle nul pour déterminer l'importance de la modularité, et nous avons utilisé le partitionnement spectral comme méthode d'optimisation. Dans le cas du réseau de liaison de type DBLα, nous avons confirmé la significativité (p < .01) en utilisant un modèle nul plus conservateur que ceux générés par MODULAR. Cette valeur nulle conservatrice était basée sur 100 randomisations qui maintenaient les totaux des lignes et des colonnes de la matrice d'origine, comme décrit ci-dessous.

    Pour le réseau de liaison de type DBLα, nous avons utilisé les 29 isolats d'infection unique pour déterminer les coefficients de déséquilibre de liaison. Pour le réseau de liaison d'allèles microsatellites, nous avons utilisé les 55 infections complètes à haut niveau de confiance pour déterminer les coefficients de déséquilibre de liaison. Pour déterminer si les forces liées à la transmission ou à la démographie, qui façonneraient la diversité au niveau des microsatellites et var loci de même, pourrait être responsable de la structure observée dans le var réseau de liaison, nous avons créé la figure 8 en utilisant les 45 isolats pour lesquels nous avons à la fois des infections microsatellites complètes à haut niveau de confiance et des données de type DBLα (qu'il s'agisse d'infections uniques selon les critères microsatellites stricts).

    Réseau de recombinaison 2.7 HB

    Une explication alternative neutre importante de l'existence de la var modules de liaison est ce qu'on appelle var hiérarchie de recombinaison, qui décrit comment la recombinaison se produit préférentiellement parmi certains groupes de var gènes. Nous avons cherché à tester si ces var les contraintes de recombinaison pourraient expliquer les modules de liaison en construisant d'abord un var réseau de recombinaison, puis tester si les modules de liaison se sont regroupés au sein de ce réseau. Le réseau de recombinaison a été construit en identifiant des blocs d'homologie (HBs), qui sont des unités conservées de var recombinaison qui sont présentes dans toutes les balises DBLα. Les HB ont été identifiés à l'aide du serveur Web VARDOM (Rask, Hansen, Theander, Pedersen, & Lavstsen, 2010), avec un seuil de collecte de 9,97 pour définir une correspondance.Nous avons ensuite connecté les types DBLα avec un bord lorsqu'ils partageaient un bloc d'homologie, car cela peut être considéré comme une preuve directe d'un événement de recombinaison historique entre ces deux types. Nous n'avons pas pris en compte les trois HB qui sont >50% fréquents dans le tag DBLα (HB 5, 14 et 36).

    2.8 Randomisations pour l'évaluation de la structure de la population

    Nous avons demandé si le nombre de types DBLα partagés et d'allèles microsatellites partagés entre les zones A et B était supérieur ou inférieur à ce à quoi nous nous attendrions de manière aléatoire compte tenu du nombre de types et de leurs distributions dans chacune des zones. Pour répondre à cette question, nous avons randomisé l'emplacement de la zone de chalandise de chacun des isolats, de sorte que le nombre d'isolats dans chaque zone soit conservé, puis nous avons évalué le nombre de types de DBLα ou d'allèles microsatellites partagés dans les deux zones. Nous avons évalué le nombre de types DBLα ou d'allèles microsatellites partagés à chaque fois que nous avons effectué la randomisation et construit une distribution à partir de 10 000 randomisations, que nous avons utilisée pour calculer un résultat unilatéral. p-valeur pour le nombre observé de types partagés ou d'allèles microsatellites. Pour l'analyse microsatellite, l'échantillon incluait tous les allèles des infections dominantes des 163 isolats pour lesquels nous avons pu calculer un haplotype microsatellite dominant et pour lesquels nous avions var (et de localisation). Pour le var analyse, l'échantillon se composait de tous les types DBLα uniques pour lesquels nous disposions de données de localisation d'échantillonnage.

    2.9 Variables génétiques des populations

    Alors que le concept d'hétérozygotie et d'homozygotie attendues ne concerne pas clairement les var famille de gènes, nous avons défini une statistique analogue qui est appropriée pour var gènes—var hétérozygotie attendue (Hv)—et nous l'avons utilisé ici pour répondre à des questions sur var diversité génétique à différents niveaux hiérarchiques de la population. Le partage de type par paire (PTS) entre les isolats est un concept qui a été introduit par Barry et al. ( 2007 ) en partie parce qu'il adapte des concepts utiles de la génétique des populations : l'hétérozygotie attendue (H) et l'homozygotie attendue (1 − H), au cas de var gènes. Le PTS peut être considéré comme à peu près équivalent à l'homozygotie attendue. Ici, nous avons étendu l'analogie plus loin dans le but de randomisations et la construction de FST-comme des statistiques, et nous avons introduit les termes "var hétérozygotie attendue » (Hv), “var homozygotie attendue » (1 − Hv), et varFST (FSTv) pour plus de clarté.

    Strictement dans le but de créer des métriques pour évaluer var diversité, nous avons imaginé que tous les types DBLα sont des allèles à un seul locus. Bien que cette hypothèse soit excessivement simpliste, étant donné la nature ectopique de leur système de recombinaison, elle n'est pas tout à fait biologiquement inappropriée. En ce sens, nous avons considéré un parasite comme un

    60N individu en ce qui concerne var gènes. La méthode standard pour évaluer l'hétérozygotie attendue et les statistiques associées consiste à échantillonner au hasard des organismes haploïdes (« gamètes ») dans la population. Dans notre cas, nous avons échantillonné un seul var gènes de la population pour représenter les gamètes. Nous avons ensuite combiné deux de ces simples var gamètes génétiques pour créer des parasites diploïdes, chacun contenant deux var gènes. Nous l'avons fait afin de décrire les tendances de la diversité observée qui diffère entre les deux bassins versants, ou d'autres sous-ensembles de notre échantillon d'isolats. Les différences entre la diversité de types de DBLα échantillonnées à différents endroits ont été analysées à différentes résolutions : à la faible résolution des deux bassins versants jusqu'aux huit sections, et nous avons également considéré les types de DBLα au sein de versus entre des isolats distincts situés dans la même section. .

    Pour demander si attendu var l'homozygotie au sein des bassins versants Vea/Gowrie ou Soe est plus importante que prévu, nous avons randomisé les var variation des gènes en isolats 2N (afin d'éviter le rééchantillonnage à partir de l'ensemble limité de gènes). Nous avons remanié les gènes 10 000 fois pour créer une distribution. Nous avons testé si les microsatellites reflétaient la structure géospatiale entre les deux zones de captage en considérant le nombre d'allèles de microsatellites partagés entre les zones et en demandant si ce nombre s'écartait significativement de l'attente aléatoire. Nous avons également demandé si les zones de chalandise avaient un nombre inférieur d'allèles de microsatellites partagés que prévu au hasard, en utilisant la procédure de randomisation décrite ci-dessus.


    Cancer de l'ovaire : statut de la voie de recombinaison homologue en tant que prédicteur de la réponse médicamenteuse

    Le cancer épithélial de l'ovaire (EOC), en particulier le sous-type séreux de haut grade, est associé à des mutations germinales dans BRCA1/BRCA2 gènes chez jusqu'à 20 % des patients. Les protéines BRCA1/BRCA2 sont des composants importants de la voie de recombinaison homologue (HR), un processus vital de réparation de l'ADN qui protège le génome des dommages à l'ADN double brin. Des études récentes ont révélé des mutations somatiques fréquentes de BRCA1/BRCA2 et hyperméthylation du promoteur de BRCA1 dans EOC, en plus des mutations germinales. Comparaison des changements du nombre de copies d'ADN dans les tumeurs avec ou sans BRCA1/BRCA2 altérations, conduisent à l'identification de plusieurs signatures détectant les défauts de la voie HR, ici nommées « HRness ». Ces signatures prédisent la sensibilité au platine et la survie dans l'EOC, comme cela a été précédemment montré pour les mutations germinales de BRCA1/BRCA2. Ils font actuellement l'objet d'essais cliniques en tant que biomarqueur prédictif potentiel de la réponse aux inhibiteurs de la poly(ADP-ribose) polymérase.


    Attraper des électrons en plein acte : la science à l'échelle de l'attoseconde

    La lumière laser à grande longueur d'onde s'approche d'un atome (à gauche). L'impulsion laser ionise l'atome en boostant l'un de ses électrons (au centre), mais avant qu'il ne puisse s'échapper, le champ électrique de la lumière s'inverse et force l'électron à se recombiner avec l'atome (à droite). L'énergie supplémentaire acquise par l'électron est libérée sous la forme d'une salve attoseconde de rayons X à haute fréquence (la longueur relative de l'impulsion est exagérée pour plus de clarté).

    (PhysOrg.com) -- Comprendre comment créer une photosynthèse artificielle, ou des supraconducteurs à haute température résistants et flexibles, ou de meilleures cellules solaires, ou une myriade d'autres avancées, ne sera possible que lorsque nous aurons la capacité d'imager des électrons en gelant le temps dans quelques quintillions de seconde. Un chef de file de la science attoseconde raconte comment c'est fait.

    Lorsque des lasers capables d'émettre des impulsions lumineuses ultracourtes sont devenus disponibles dans les années 1980, se souvient Steve Leone, ils ont inauguré un nouveau domaine de la « femtochimie ». Une femtoseconde est un quadrillionième de seconde, 10 15 seconde.

    « Depuis lors, jusqu'à présent, les gens ont principalement étudié les mouvements atomiques relatifs ou les transitions électroniques régies par ces mouvements », explique Leone, membre de la division des sciences chimiques du Berkeley Lab, professeur de chimie et de physique à l'UC Berkeley et directeur de la division Chemical Ligne de lumière dynamique à la source lumineuse avancée. « Ceux-ci incluent les vibrations, les rotations et autres - des mouvements mesurés sur des échelles de temps de femtosecondes. »

    Le mouvement le plus rapide connu entre les noyaux atomiques est d'environ huit femtosecondes, la période de vibration entre les deux atomes d'hydrogène dans une molécule d'hydrogène. Les électrons se lient, libèrent et se déplacent parmi les atomes d'une molécule ou d'un cristal, mais presque toute la masse de l'atome se trouve dans son noyau, qui entraîne ses électrons avec lui. Il est donc possible de faire beaucoup de chimie en regardant les atomes bouger, même lorsque leurs électrons ne peuvent pas être vus directement.

    Mais pour Leone, les femtosecondes ne font pas le travail. Il veut voir les électrons se déplacer d'eux-mêmes.

    "Les électrons sont plus légers et plus rapides et se déplacent en un temps beaucoup, beaucoup plus court que les noyaux", explique Leone. « La dynamique des électrons et la corrélation des électrons sont les problèmes à résoudre si l'on veut vraiment comprendre et, à terme, contrôler les processus chimiques et les matériaux complexes, comme l'électronique à grande vitesse. Pour accéder directement à la dynamique des électrons, nous devons travailler sur l'échelle de temps attoseconde.

    Ces réflexions ont motivé le début du programme de science attoseconde à Berkeley en 2004, un effort de collaboration dirigé par Leone et son collègue du département de chimie de l'UC Berkeley, Daniel Neumark, directeur de la division des sciences chimiques du Berkeley Lab.

    Alors qu'il y a plus de femtosecondes en une seule seconde qu'il n'y en a en 32 millions d'années, les attosecondes sont encore mille fois plus courtes - des tranches de temps si fines que, si elles peuvent être comptées et mesurées, elles peuvent à peine être imaginées. Dans le temps qu'il faut à une molécule d'hydrogène pour faire un seul rebond vibratoire, ses deux électrons tournent 300 fois autour de la molécule.

    Attraper ces électrons dans l'acte nécessite des impulsions laser subfemtosecondes, allant de centaines à quelques attosecondes. Comment est-il possible de créer des impulsions lumineuses si courtes ? Le secret réside dans les relations intimes entre les photons et les électrons. Les photons donnent de l'énergie aux électrons dans certaines conditions, les électrons peuvent restituer cette énergie et plus encore.

    Steve Leone définit « attoseconde » dans le glossaire vidéo de Berkeley Lab

    Lumière de surf pour faire une lumière plus rapide

    Imaginez une impulsion laser rouge ou proche infrarouge (ses longues longueurs d'onde sont appelées longueurs d'onde « optiques »), les ondes du champ électromagnétique de l'impulsion montent et descendent comme du surf, et lorsqu'elle traverse un milieu tel que le gaz néon sous pression, l'onde montante se soulève électrons hors de leurs orbites autour des atomes et les accélère vers la liberté.

    Cependant, l'intensité de l'impulsion du conducteur n'est pas toujours suffisante pour ioniser le gaz en permanence. Souvent, avant que les électrons ne puissent s'échapper, l'onde monte et s'inverse, les électrons sont attirés en arrière et réaccélèrent dans les atomes, transportant l'énergie supplémentaire qu'ils ont obtenue du champ électromagnétique.

    Lors de la recombinaison, l'atome émet une rafale de lumière à haute fréquence (ultraviolette ou rayons X) mesurée en attosecondes. Au fur et à mesure que les électrons continuent de se recombiner, le processus se répète à chaque demi-onde du cycle optique, créant une séquence de flashs attosecondes brillants à haute fréquence, parfaitement synchronisés avec la fréquence d'onde du pilote optique, les entraînant dans la même direction.

    Ce processus en trois étapes - accélération des électrons loin de l'atome, accélération vers l'atome et recombinaison qui émet un flash attoseconde - est appelé génération d'harmoniques élevées.

    « La génération d'harmoniques élevées est un moyen de base et le plus courant de créer une impulsion laser attoseconde », explique Leone. « Si l'impulsion du laser d'entraînement est suffisamment longue, il est relativement facile de créer des trains d'impulsions attosecondes, l'une après l'autre. Ce qui est difficile, c'est de faire une impulsion attoseconde individuelle. Seuls quatre ou cinq groupes dans le monde l'ont fait.

    Le groupe de Leone, en partenariat avec celui de Neumark, est l'un de ceux-là, et ils ont obtenu des impulsions attosecondes individuelles d'une nouvelle manière. La méthode la plus fréquemment utilisée pour produire des impulsions attosecondes dépend de filtres qui sélectionnent la tranche de fréquence la plus élevée de l'impulsion harmonique, qui accompagne l'onde demi-cycle la plus énergétique dans l'enveloppe d'impulsion porteuse. Mais Leone et Neumark, avec leurs étudiants et post-doctorants, ont utilisé une méthode appelée ionization gating.

    La porte d'ionisation commence par une impulsion optique beaucoup plus intense - une si intense que l'avant de l'enveloppe d'impulsion projette des électrons directement sur les atomes du gaz, formant un plasma dense à travers lequel l'impulsion doit labourer. Tous les atomes de gaz ne sont pas ionisés, mais la recombinaison d'électrons et d'atomes sous tension crée toujours des impulsions attosecondes de rayons X, mais il y a une terminaison semblable à un commutateur du train d'impulsions.

    Le « commutateur » est un processus appelé synchronisation de phase. Les impulsions attosecondes, produites sur le front avant de l'impulsion optique, sont accordables en énergie de rayons X en ajustant la phase des demi-cycles dans l'enveloppe d'impulsion du pilote. Les impulsions attosecondes n'ont pas besoin d'être verrouillées sur le demi-cycle le plus fort dans l'enveloppe d'impulsion optique.

    Une fois le train terminé, les impulsions attosecondes individuelles, ainsi que le faisceau laser d'origine, continuent vers une région d'interaction distincte de la configuration laser, où des expériences peuvent être effectuées.

    Un laser rouge produit des impulsions attosecondes de rayons X par génération d'harmoniques. La lumière optique et les rayons X voyagent ensemble dans la région d'interaction, puis sont séparés par un miroir et enregistrés par des détecteurs. Les photoélectrons générés par les impulsions attosecondes dans la région d'interaction sont analysés par un détecteur de temps de vol (cercle). Le spectre de photoélectrons striés, montré en fonction du temps de retard de l'impulsion laser, révèle que la durée de l'impulsion de rayons X est d'environ 430 attosecondes.

    Regarder ce qui se passe en une attoseconde

    Une fois que les impulsions attosecondes sont entrées dans la région d'interaction, Leone utilise des techniques appelées « balayage de phase porteuse-enveloppe » et « strie optique » pour observer ce qui se passe. Avec ceux-ci, il peut identifier et caractériser des impulsions attosecondes individuelles.

    Balayage de phase de l'enveloppe du porteur : lorsqu'un électron est éjecté d'un atome pendant l'ionisation, le photon qui effectue l'amplification consiste en un champ électrique variant dans un sens puis dans un autre. Ces champs peuvent à la fois s'ajouter et se soustraire à la quantité de mouvement de l'électron, donc selon le moment où il est né, le photoélectron subit une force différente - parfois plus forte, parfois plus faible. Le balayage du gaz dans la région d'interaction (quel que soit le gaz faisant l'objet de l'expérience) permet d'identifier le timing des électrons produits par les sursauts attosecondes par leur impulsion supplémentaire.

    Stries optiques : un spectrogramme de stries ultérieur compare l'énergie de l'impulsion attoseconde à l'énergie du photoélectron, car les deux changent au fil du temps. Le spectrogramme de strie confirme l'existence d'impulsions attosecondes individuelles, mesure leur longueur et détermine quand un électron secondaire est produit.

    "Nous avons mesuré 450 impulsions attosecondes", explique Leone. « Le temps est limité par l'optique particulière utilisée pour réfléchir les rayons X. La méthode peut en fait produire des impulsions beaucoup plus courtes, réglables sur différentes fréquences. »

    Un jour, la méthode offrira stabilité, fiabilité et facilité d'utilisation dans la production d'impulsions attosecondes, bien qu'à l'heure actuelle, le système laser expérimental de Leone dans le bâtiment 2 soit encore capricieux. Leone le compare à un « téléviseur un peu capricieux ça marche, mais il faut avoir le toucher ».

    Même avec cet instrument hypersensible, le groupe de Leone a réalisé des expériences scientifiques uniques sur des échantillons en phase gazeuse. En utilisant des rayons X attosecondes comme impulsions de pompe pour ioniser un gaz mince d'hexafluorure de soufre (SF6), ils effectuent un suivi avec des impulsions de sonde chronométrées avec précision du faisceau laser femtoseconde de longueur d'onde plus longue, en utilisant la spectroscopie d'ionisation pour voir ce qui se passe lorsque les molécules "évoluent ” - c'est-à-dire que les composés soufrés se désagrègent dans une routine ordonnée dictée par la nature. Savoir comment fonctionne la nature pourrait conduire à contrôler des processus aussi complexes.

    Pratiquement à côté du laboratoire de Leone dans le bâtiment 2, Robert Kaindl de la division des sciences des matériaux utilise également un laser attoseconde, démêlant les corrélations électroniques dans les nanoparticules et les matériaux complexes. Pendant ce temps, Leone et Neumark étudient la physique des solides dans un autre laboratoire du campus de l'UC Berkeley, étudiant des phénomènes tels que les excitons (les états liés d'électrons chargés négativement avec des trous chargés positivement). Ce travail est essentiel pour développer de meilleures cellules solaires, car les excitons sont des précurseurs importants de la séparation des charges dans les semi-conducteurs pour convertir la lumière du soleil en courant électrique.

    La science est si prometteuse que d'autres systèmes laser attoseconde sont déjà en préparation. En janvier, la Fondation W. M. Keck a accordé 1 million de dollars à Leone et Neumark pour moderniser un laboratoire de campus pour la science attoseconde. Peu de temps après, le ministère de la Défense a décerné à Leone une bourse de la faculté des sciences et de l'ingénierie de la sécurité nationale d'un montant de 850 000 $ par an sur cinq ans. "La subvention Keck ira à l'achat d'équipement et le prix du DOD financera les opérations, complétant ainsi le généreux soutien du ministère de l'Énergie", a-t-il déclaré.

    Les sources lumineuses ultrarapides du futur

    Des sources lumineuses puissantes se profilent déjà à l'horizon, capables de générer des impulsions attosecondes ultra-brillantes de rayons X jusqu'à un million de fois par seconde, en utilisant une combinaison d'accélérateurs linéaires, d'injecteurs d'électrons avancés et de lasers à électrons libres (FEL).

    Lorsqu'il travaillait pour la division de recherche sur les accélérateurs et la fusion de Berkeley Lab, Sasha Zholents (qui travaille maintenant à la source de photons avancée d'Argonne) a conçu un schéma de découpage d'impulsions laser utilisant des aimants wiggler, maintenant utilisés par la source de lumière avancée pour produire des faisceaux de rayons X femtosecondes. Il a également lancé un concept similaire pour produire des impulsions attosecondes. Les schémas de Zholents « ont été les précurseurs des espoirs attosecondes pour les FEL », explique Leone.

    Les impulsions attosecondes de haute intensité produites par FEL, qui peuvent être produites par des machines telles que la source lumineuse de nouvelle génération proposée par Berkeley Lab, seront cruciales pour utiliser les impulsions attosecondes à la fois pour les impulsions de pompe et (jusqu'à présent peu pratique) les impulsions de sonde également. Ce n'est qu'ainsi qu'il deviendra possible de créer et de contrôler les états de la matière et les processus chimiques que les théoriciens peuvent visualiser et modéliser avec des ordinateurs.

    « Il y a des problèmes difficiles avec toutes les nombreuses techniques impliquées dans la science attoseconde», explique Leone. "La force de mes propres contributions réside dans la réflexion sur de nouvelles façons de faire les mesures et la science à faire avec ces impulsions courtes."

    * « Spectroscopie résolue en temps de la dynamique quantique attoseconde », par Thomas Pfeifer, Mark J. Abel, Phillip M. Nagel, Aurélie Jullien, Zhi-Heng Loh, M. Justine Bell, Daniel M. Neumark et Stephen R. Leone, apparaît dans Lettres de Physique Chimique et est disponible en ligne pour les abonnés.
    * "Isolated attosecond pulses from ionization gating of high-harmonic emission", par Mark J. Abel, Thomas Pfeifer, Phillip M. Nagel, Willem Boutu, M. Justine Bell, Colby P. Steiner, Daniel M. Neumark et Stephen R Leone, apparaît dans Physique chimie et est disponible en ligne pour les abonnés.


    Cours 2 - introduction à la génétique

    La génétique est l'étude de l'hérédité et la manipulation de l'information génétique (généralement l'ADN ou l'ARN). Cela peut nous aider :

     Détecter et traiter les maladies  Exploiter les organismes au profit de l'humanité

    Les approches génétiques avant le développement de la technologie de l'ADN étaient la génétique classique qui impliquait :

     Mutagenèse aléatoire  Sélection  Réassortiment des caractéristiques des organismes par croisements génétiques (recombinaison)

    La transformation consiste à éditer l'ADN et à le remettre dans la cellule. L'utilisation de techniques in vitro nous permet de resynthétiser des séquences d'ADN avec un haut niveau de précision et d'introduire les constructions résultantes dans l'organisme à l'étude.

    In vitro, ce sont des expériences en éprouvette. In vivo est dans l'organisme.

    Un nouveau processus de génie génétique in vivo a été utilisé pour corriger les défauts conduisant à des maladies génétiques dans les cellules embryonnaires - CRISPR.

     Double brin  Cytosine et guanine  Adénine et thymine  Désoxyribose

     Simple brin  Cytosine et guanine  Adénine et uracile  Ribose

    A-T a 3 liaisons hydrogène et C-G a 2 liaisons hydrogène. Les purines sont l'adénine et la guanine et elles sont plus grosses que les pyrimidines (cytosine et thymine).

    Dans les 2 brins d'adn, les brins sont polarisés en raison des extrémités 3' et 5'.

    Le type sauvage est un isolat naturel non modifié d'une espèce. Nous comparons tout à cet organisme. Il vient directement de l'environnement.

    Le mutant est un organisme différent du type sauvage en raison d'un changement spécifique dans sa séquence d'adn.

    La mutation est un changement spécifique dans la séquence d'adn d'un organisme qui est différent de la séquence d'adn dans le type sauvage.

    L'allèle est une copie d'un gène donné, qu'il s'agisse d'un type sauvage d'un mutant.

    Le phénotype est un trait identifiable ou observable qui peut être altéré par une mutation. Le génotype est la séquence nucléotidique définie d'un organisme, généralement exprimée en termes d'allèles de ses gènes. Récessif ne sera pas montré à moins qu'il ne s'agisse d'un homozygote récessif.

    Les bactéries sont de bons organismes modèles car elles sont :

     Relativement simple  Facile à manipuler  Bien connu  Régénération rapide par fission binaire

     Cellules haploïdes - elles n'ont qu'une seule copie de chaque gène, les cellules mutées sont donc facilement identifiées et le phénotype sera exprimé immédiatement.

    Les organismes supérieurs sont généralement diploïdes (2 copies ou plus d'un gène) et seront plus sujets aux mutations. En raison du fait que les mutations sont normalement récessives, il n'y aura pas de différence observable.

    Le transfert vertical de gènes se produit lorsque les propriétés héréditaires des organismes sont transmises à leur descendance. Des modifications de ces propriétés peuvent se produire de manière aléatoire et lorsque le changement est bénéfique, cela conduit à la sélection naturelle. Cela s'appliquait aux organismes supérieurs, mais les bactéries étaient censées s'être adaptées à leur environnement par des changements directs qui seraient également transmis.

    Luria et delbruck (1941) ont montré que les principes ci-dessus s'appliquent également aux bactéries. Ils ont montré la résistance développée en raison des modifications de l'ADN dans les basses fréquences - des mutations.

    Fred Griffith montre que les propriétés héréditaires des bactéries pourraient être transférées d'une bactérie à une autre

     Non pathogène - pathogène  C'est ce qu'on appelle la transformation génétique

    Le principe de transformation du processus ci-dessus s'est avéré être l'ADN. Lederberg et Tatum ont montré que lorsque 2 souches d'E. coli étaient mélangées avec des caractéristiques différentes, une descendance avec les caractéristiques des deux parents était formée. C'est ce qu'on appelle la conjugaison.

    Il s'agit du transfert de gènes d'une cellule bactérienne (donneuse) et d'une autre (receveur) par contact direct cellule-cellule.

    La conjugaison est normalement contrôlée par un plasmide. Un plasmide est comme les chromosomes auxiliaires mais beaucoup plus petit – 0,1 à 1 % de la taille d'un chromosome principal. Ils sont généralement consommables.

    Chez E.coli, le plasmide conjugatif code pour un pilus sexuel qui établit le lien initial entre les cellules. Le pilus se contracte et rapproche les cellules, établissant un contact surface-surface. Dans la plupart des cas, c'est l'ADN plasmidique qui est transféré du donneur au receveur.

    Les plasmides non conjugatifs peuvent être transférés pendant la conjugaison s'ils ont un gène de mobilisation spécifique - ces gènes sont retirés des vecteurs de clonage de plasmides pour réduire la probabilité de propagation des plasmides recombinants au sein des populations naturelles.

    La cellule donneuse s'attache à une cellule receveuse avec son pilus. Le pilus rapproche les cellules et les cellules entrent en contact les unes avec les autres. Un brin d'ADN plasmidique est transféré au receveur. Le receveur a synthétisé un brin complémentaire pour devenir une cellule F+, le donneur synthétise un brin complémentaire, restaurant son plasmide complet.

    Ce n'est qu'exceptionnellement que les gènes chromosomiques de l'hôte sont transférés par conjugaison, comme dans le cas des souches dites de recombinaison à haute fréquence (Hfr).

    Le plasmide F s'intègre dans le chromosome par recombinaison. Les cellules se rejoignent via un pilus de conjugaison. Une partie du plasmide F se déplace partiellement dans la cellule receveuse à la traîne d'un brin d'ADN du donneur. La conjugaison se termine par des morceaux de plasmide F et d'ADN donneur dans les cellules receveuses. Les cellules synthétisent des brins d'ADN complémentaires. L'ADN du donneur et l'ADN du receveur se recombinent pour former une cellule F recombinante.

    La transduction est un transfert de gène contrôlé par un virus bactérien (phage). Les phages peuvent transférer des gènes entre les bactéries car ils font des erreurs lors de l'emballage de l'ADN dans leurs particules de phage. Les particules de phage se remplissent d'adn chromosomique de l'hôte ou d'un mélange d'adn d'hôte et de phage - ce sont des particules de transduction.

    La recombinaison homologue se produit lorsque l'adn dans la cellule hôte et l'adn injecté dans une nouvelle cellule hôte peuvent s'intégrer et que les séquences nucléotidiques sont échangées entre les 2 molécules d'adn similaires. Cela peut se produire dans le bactériophage P1.

    Le phage infecte une cellule bactérienne en pompant l'ADN dans la cellule. Cela provoque la formation d'un autre phage dans la cellule. L'infection par le phage provoque la lyse des zones et le phage produit plus de descendants qui sont libérés.

    Infection par les phages

    Le phage infecte son ADN. Les enzymes qui proviennent du phage dégradent l'adn de l'hôte. Les cellules synthétisent de nouveaux phages qui incorporent l'ADN du phage et de l'ADN de l'hôte. Le phage transducteur injecte l'ADN du donneur. L'ADN du donneur est incorporé dans le chromosome du receveur par recombinaison.


    Histogenèse et lésion précancéreuse

    L'histogenèse du FL est étroitement liée aux événements clés du développement et de la différenciation normaux des lymphocytes B. Au cours du développement précoce des cellules B dans la moelle osseuse, les cellules B progénitrices subissent des processus de recombinaison V(D)J pour assembler les gènes de la région V des chaînes lourdes (IGH) et légères des immunoglobulines qui codent les parties variables des molécules d'anticorps. 3 Cela implique des cassures double brin de l'ADN au niveau de séquences signal de recombinaison (RSS) spécifiques, situées aux extrémités des gènes V, D et J de réarrangement. Premièrement, dans une cellule pro-B, un IGHD gène est joint à un IGHJ gène, et à l'étape suivante, un IGHV le gène est recombiné au DHJH découper. 3 Les précurseurs des cellules B exprimant un gène de chaîne lourde en tant que récepteur des cellules pré-B sont des cellules pré-B. Au niveau des sites de recombinaison, une diversité supplémentaire est générée par l'élimination exonucléolytique de plusieurs bases et par l'ajout de bases non codées par la lignée germinale, les N-nucléotides. 3 Une fois qu'une chaîne lourde fonctionnelle est exprimée, des réarrangements de gènes de chaîne légère sont effectués pour générer un récepteur de cellules B (BCR) mature.

    Dans de rares cas, des erreurs se produisent lors de la recombinaison V(D)J, et lorsque les extrémités des gènes de réarrangement dans 1 des loci d'immunoglobuline sont jointes par erreur à des ruptures d'ADN dans un autre chromosome, une translocation chromosomique réciproque se produit. 4 Une telle translocation est probablement le premier événement de la pathogenèse du LF. Environ 90 % des LF présentent un t(1418)(q32p21) dans lequel le lymphome à cellules B 2 (BCL2) gène est joint à un IGHJ gène ou un DHJH commune dans le locus IGH. 5,6 Caractéristiques spécifiques des translocations, en particulier la présence de N-nucléotides aux sites de jonction des 2 chromosomes et la localisation des points de rupture dans le locus IGH à proximité du site RSS d'un IGHD ou IGHJ gène, plaident fortement en faveur d'une recombinaison V(D)J malavisée au stade pro-cellule B comme mécanisme. 4 En conséquence, le BCL2 gène est amené sous le contrôle des activateurs du locus IGH, provoquant l'expression constitutive de la protéine anti-apoptotique BCL2. 4

    BCL2 n'est pas un proto-oncogène puissant, et comme les cellules B naïves expriment physiologiquement BCL2, il semble que la présence d'un t(1418) IGH-BCL2 la translocation ne provoque pas de perturbation majeure de la physiologie des lymphocytes B naïfs matures. Il déploie sa fonction pathogénique lorsqu'une cellule B naïve est entraînée dans une réponse immunitaire dépendante des cellules T et devient une cellule B GC. Dans la zone sombre de la GC, les cellules B activées par l'antigène subissent une expansion clonale massive et activent le processus d'hypermutation somatique (SHM) pour modifier leur IGV gènes de la région. 3,7 Comme les mutations somatiques sont en grande partie aléatoires, seules quelques cellules acquièrent des mutations augmentant l'affinité et sont sélectionnées positivement par les cellules T folliculaires auxiliaires (TFH) dans la zone claire. 8 La plupart acquièrent des mutations désavantageuses et sont destinées à mourir par apoptose. 8,9 La tendance à l'apoptose des cellules B GC est également un mécanisme de tolérance pour empêcher la survie des cellules B autoréactives. 10,11 Apparemment, l'apoptose est la voie par défaut pour les cellules GC B, et un facteur important pour ce programme intrinsèque est qu'elles régulent à la baisse le facteur anti-apoptotique BCL2 (Figure 1). 9,12 L'expression de BCL2 n'est réinduite que dans les cellules GC B de la zone claire sélectionnées positivement qui subissent une différenciation vers les cellules B mémoire ou les plasmocytes. 12,13 Si une cellule B avec un IGH-BCL2 la translocation est entraînée dans une réaction GC, le processus normal d'apoptose et de sélection est perturbé, et ces cellules B ont un avantage de survie. 14 Cela augmente alors le risque d'acquisition d'autres lésions génétiques et peut finalement conduire au développement d'un LF dans certaines de ces cellules. Comme cela sera discuté plus en détail dans les sections suivantes, ces lésions génétiques et événements pathogéniques supplémentaires provoquent un arrêt de la différenciation au stade d'une cellule GC B.

    Cellules B avec IGH-BCL2 les translocations sont également détectables chez les humains adultes en bonne santé. La fréquence de ces cellules est 1 pour 10 5 cellules B du sang périphérique, avec une grande variation entre les individus. 15,16 Les fréquences ont tendance à augmenter avec l'âge. 17 Au départ, on pensait que ces BCL2 les cellules circulantes positives pour la translocation sont des cellules B polyclonales naïves, issues de nombreux événements de translocation indépendants, et s'accumulant dans ce compartiment de cellules B matures. Cependant, des études élégantes ultérieures ont révélé que les cellules porteuses de t (1418) chez les adultes en bonne santé sont principalement présentes parmi les cellules B à mémoire d'immunoglobuline M positives (IgM + ) + CD27 + avec mutation somatique. IGV gènes, et que le pool de ces cellules est principalement dominé par 1 ou quelques clones. 18,19 Ces clones persistent souvent et, dans quelques cas, il a été montré que les clones circulants présents dans le sang périphérique plusieurs années avant le diagnostic d'un LF portaient déjà un certain nombre de lésions génétiques en plus de la BCL2 translocation. 20,21 Des études combinées avec des cellules B humaines et un modèle murin indiquent que les cellules B surexprimant constamment BCL2 subissent plusieurs passages GC jusqu'à ce qu'elles donnent finalement lieu à un FL (figure 2). 22

    Scénario pour la pathogenèse du FL. Au début du développement des cellules B, dans de rares cas, les cellules pro-B acquièrent un IGH- t(1418)BCL2 translocation comme une erreur de recombinaison IGH. Cela conduit à l'expression constitutive de BCL2. Les cellules B porteuses de t(14:18) peuvent se développer davantage en cellules B matures naïves et peuvent entrer dans une réaction GC lors d'une stimulation antigénique. Dans le GC, BCL2 est normalement régulé à la baisse pour favoriser la tendance à l'apoptose des cellules B du GC. Cependant, les cellules GC B porteuses de t(1418) ont un avantage de survie et peuvent se développer par clonage et devenir des cellules B mémoire. Les cellules B positives t(1418) dans le sang périphérique se trouvent principalement parmi les cellules B mémoire IgM. De telles cellules peuvent subir des réactions GC répétées et ainsi acquérir d'autres lésions génétiques. Dans certains ganglions lymphatiques réactifs, des GC dominées par des cellules BCL2 + GC B monoclonales peuvent être trouvées. Ceux-ci sont appelés FLIS et les clones de cellules B peuvent être considérés comme précancéreux car ils portent souvent en plus du t(1418) d'autres lésions génétiques. À partir de telles structures, les LF peuvent se développer après que des mutations géniques supplémentaires se soient produites. De plus, des mutations favorisant la N-glycosylation des acides aminés dans les régions variables du BCR ont été détectées dans le FLIS, 28,61 de sorte qu'une stimulation antigénique chronique en tant que facteur pathogénique supplémentaire survenant par la stimulation du BCR par les lectines sur les cellules stromales peut déjà se produire dans le FLIS. (et peut-être même plus tôt, car les mutations causant la N-glycosylation peuvent très bien se produire dans les passages précoces de la GC, lorsque la SHM est très active). Près de la moitié des cas de LF expriment des IgG, de sorte qu'à un certain stade de la pathogenèse du LF, une fraction considérable des cas a subi une recombinaison par commutation de classe (CSR).

    Scénario pour la pathogenèse du FL. Au début du développement des cellules B, dans de rares cas, les cellules pro-B acquièrent un IGH- t(1418)BCL2 translocation comme une erreur de recombinaison IGH. Cela conduit à l'expression constitutive de BCL2. Les cellules B porteuses de t(14:18) peuvent se développer davantage en cellules B matures naïves et peuvent entrer dans une réaction GC lors d'une stimulation antigénique. Dans le GC, BCL2 est normalement régulé à la baisse pour favoriser la tendance à l'apoptose des cellules B du GC. Cependant, les cellules GC B porteuses de t(1418) ont un avantage de survie et peuvent se développer par clonage et devenir des cellules B mémoire. Les cellules B positives t(1418) dans le sang périphérique se trouvent principalement parmi les cellules B mémoire IgM. De telles cellules peuvent subir des réactions GC répétées et ainsi acquérir d'autres lésions génétiques. Dans certains ganglions lymphatiques réactifs, des GC dominées par des cellules BCL2 + GC B monoclonales peuvent être trouvées. Ceux-ci sont appelés FLIS et les clones de cellules B peuvent être considérés comme précancéreux car ils portent souvent en plus du t(1418) d'autres lésions génétiques. À partir de telles structures, les LF peuvent se développer après que des mutations génétiques supplémentaires se soient produites. De plus, des mutations favorisant la N-glycosylation des acides aminés dans les régions variables du BCR ont été détectées dans le FLIS, 28,61 de sorte qu'une stimulation antigénique chronique en tant que facteur pathogénique supplémentaire survenant par la stimulation du BCR par les lectines sur les cellules stromales peut déjà se produire dans le FLIS. (et peut-être même plus tôt, car les mutations causant la N-glycosylation peuvent très bien se produire dans les passages précoces de la GC, lorsque la SHM est très active). Près de la moitié des cas de LF expriment des IgG, de sorte qu'à un certain stade de la pathogenèse de la LF, une fraction considérable des cas ont subi une recombinaison par commutation de classe (CSR).

    cellules B portant IGH-BCL2 des translocations peuvent également être détectées dans le GC de ∼2 % à 3 % des ganglions lymphatiques réactifs d'adultes en bonne santé. 23-25 ​​Souvent, leur nombre est plutôt faible et ils sont dispersés parmi les cellules B GC normales. 26 Dans d'autres cas, typiquement, plusieurs GC sont dominées par des cellules B GC exprimant BCL2 avec la translocation t(1418). Cela a été désigné comme FL in situ (FLIS). 24,27 Les cellules expriment des marqueurs typiques des cellules B de la GC, tels que CD10, sont monoclonaux et présentent une hypermutation active. 24,28 Cependant, leur taux de prolifération est inférieur à celui des GC normaux, avec une fraction accrue de cellules B de la zone claire. 24 La progression du FLIS vers le FL n'est observée que dans de rares cas, mais le FLIS semble néanmoins représenter des lésions précurseurs du FL et des expansions clonales précancéreuses des cellules B car, dans quelques cas, une relation clonale entre un FLIS et un FL ultérieur a été démontrée, et FLIS porte souvent déjà des déséquilibres génomiques en tant que lésions génétiques supplémentaires en plus du t (1418). 29,30


    MÉTABOLISME HDL ET ATHÉROSCLÉROSE

    HDL et transport inverse du cholestérol

    L'apolipoprotéine A-I (apoA-I) est la principale protéine des HDL et fournit à la fois la structure et la fonction. L'apoA-I pauvre en lipides et les HDL matures contribuent toutes deux à éliminer le cholestérol des macrophages et empêchent la formation de cellules spumeuses (figure 2). Bien que le flux de cholestérol des macrophages vers les HDL (ou apoA-I) atténue l'accumulation de cholestérol dans les lésions, le flux net de cholestérol de la lésion a peu ou pas d'effet sur les taux de cholestérol systémiques. Néanmoins, l'efflux de cholestérol des macrophages vers les HDL réduit l'inflammation et la charge athéroscléreuse, et constitue la première étape du transport inverse du cholestérol (RCT) (Figure 10) (685-687). Cette voie a été décrite pour la première fois en 1966 (688). La vitesse à laquelle le cholestérol circule dans la voie RCT est plus importante que les niveaux à l'état d'équilibre de HDL-cholestérol (HDL-C). Fait intéressant, le mouvement du cholestérol des macrophages vers les HDL se fait par au moins 4 voies (70). Premièrement, l'apoA-I pauvre en lipides stimule l'efflux de phospholipides et de cholestérol libre par interaction avec le transporteur de cassette de liaison à l'ATP A1 (ABCA1) (Figure 2), qui génère des particules pré-bêta HDL et discoïdes naissantes (689). Plus l'apoA-1 devient lipidique, plus les particules de HDL discoïdes se transforment en une structure sphérique et perdent leur capacité à interagir avec ABCA1 et à stimuler l'efflux de cholestérol via ABCA1. Les particules HDL discoïdes et les particules HDL sphériques matures peuvent également favoriser l'efflux de cholestérol libre d'un autre transporteur, le transport de cassette de liaison à l'ATP G1 (ABCG1), qui résiderait sur les organites sous-cellulaires par opposition à la membrane plasmique (Figure 2) ( 690 691). Ce transporteur est un régulateur essentiel du trafic de cholestérol intracellulaire, de la disponibilité du cholestérol cellulaire et de l'exportation du cholestérol (690,692). Le récepteur primaire HDL pour l'absorption des esters de cholestérol (CE), le récepteur BI (SR-BI), est également un transporteur de cholestérol libre bidirectionnel en ce sens qu'il facilite l'efflux et l'afflux de cholestérol libre entre les cellules et les HDL matures (693-695) (Figure 2). La direction nette du flux de cholestérol est déterminée par le gradient de concentration de cholestérol (membrane plasmique et rapport HDL cholestérol libre/phospholipide) (696) ainsi que par la sous-espèce phospholipidique (697,698). Enfin, le cholestérol peut simplement passer de la membrane plasmique aux HDL par diffusion aqueuse passive, qui est une voie majeure d'efflux de cholestérol des macrophages (Figure 2) (70 687 695). Sur les HDL, le cholestérol libre est solubilisé dans la couche superficielle de phospholipides et est rapidement estérifié par la lécithine:cholestérol acyltransférase (LCAT) (Figure 6), et le CE hydrophobe est ensuite mobilisé vers le noyau HDL (699 700).

    Figure 10.

    Fonctions bénéfiques des HDL. HDL médie un certain nombre de processus athéroprotecteurs. Le HDL est essentiel dans le transport inverse du cholestérol où il médie la première étape d'élimination du cholestérol de la périphérie et des cellules spumeuses des macrophages pour l'élimination par le foie. Les HDL peuvent directement médier la dernière étape du transport inverse du cholestérol en livrant le cholestérol au foie via une interaction avec le SR-BI. HDL réduit l'oxydation des LDL et l'état oxydatif des cellules en éliminant les hydroperoxydes lipidiques des LDL et des cellules. HDL empêche également l'oxydation des LDL via ses enzymes antioxydantes (PON1, LCAT et Lp-PLA2) et par la réduction des hydroperoxydes lipidiques par l'apoA-I. HDL maintient la barrière des cellules endothéliales en stimulant la vasorelaxation résultant de la production accrue d'oxyde nitrique à partir de la signalisation induite par les HDL via un certain nombre de récepteurs des cellules endothéliales (SR-BI, S1P, ABCG1). HDL empêche la formation de thrombus en inhibant les facteurs de coagulation et en stimulant l'efflux de cholestérol des plaquettes via SR-BI pour réduire l'agrégation plaquettaire. HDL empêche l'apoptose des cellules endothéliales et des macrophages en signalant des voies qui modulent l'expression de la protéine pro-apoptotique, Bid, et du facteur anti-apoptotique, Bcl-xl. Le HDL réduit également la susceptibilité à l'apoptose en atténuant le stress du réticulum endoplasmique en éliminant l'excès de cholestérol libre et d'hydroperoxydes lipidiques des cellules. Le HDL limite l'inflammation des lésions athéroscléreuses en inhibant l'activation des cellules endothéliales, ce qui réduit le recrutement des monocytes. Le HDL réduit également l'inflammation des lésions en favorisant le phénotype M2 anti-inflammatoire des macrophages via la signalisation ABCA1/JAK2 pour améliorer la production de cytokines anti-inflammatoires (IL-10, TGF-β). HDL inhibe la conversion au phénotype inflammatoire des macrophages M1 en empêchant l'activation spécifique de l'antigène de la cellule T helper 1 (Th-1) pour produire l'interféron gamma. Le HDL contient un éventail de protéines et de lipides bioactifs qui régulent la fonction HDL. De plus, les HDL contrôlent un certain nombre de processus athéroprotecteurs en modulant l'expression des gènes en transférant des microARN aux cellules receveuses.

    Les HDL matures sphériques transportent ensuite l'EC vers les cellules et les tissus périphériques, puis vers le foie dans le cadre de la voie RCT (Figure 10). HDL livre CE au foie par 2 voies principales. HDL délivre CE au foie par liaison à SR-BI (figure 6), qui entraîne une absorption sélective des lipides de base (694). Une autre voie majeure d'administration du cholestérol au foie passe par le LDL et le récepteur LDL (LDLR) (Figure 6) (701). Dans la circulation, les HDL échangent la CE contre la TG des VLDL et des LDL via l'activité de la protéine de transfert des esters de cholestérol (CETP) (Figure 6), et cette action est responsable de la direction de la CE à travers la voie du récepteur LDL (702). Outre ces voies principales, l'absorption de HDL par des holoparticules peut également contribuer à l'administration de HDL-CE au foie. Les hépatocytes, et de nombreux autres types de cellules dans d'autres tissus, participent probablement à la rétro-endocytose HDL où les particules d'apoA-I ou de HDL sont absorbées par endocytose et resécrétées sans dégradation dans les endosomes et les lysosomes tardifs (703 704). SR-BI et CD36 peuvent participer à ce processus ainsi que d'autres récepteurs HDL potentiels (705-707) . Par exemple, le F0F1 ATPase et P2Y13 Il a été rapporté que le récepteur facilite l'absorption de la particule HDL entière (703 704 708 709). Le foie excrète ensuite le cholestérol et les acides biliaires dérivés du cholestérol dans la bile qui sont éliminés du corps dans les fèces, complétant ainsi la RCT des macrophages périphériques vers la bile via les HDL et le foie (710). Des preuves récentes suggèrent qu'il existe probablement une voie indépendante des HDL pour l'élimination systémique du cholestérol par l'excrétion transintestinale du cholestérol (TICE) (711). Historiquement, les propriétés anti-athérogènes des HDL ont été largement attribuées au rôle des HDL dans les RCT et à l'élimination de l'excès de cholestérol des macrophages et des tissus périphériques.

    Niveaux de HDL et risque de MCV

    Historiquement, HDL-C était synonyme du terme HDL, cependant, la quantité de cholestérol dans le pool HDL (HDL-C) et le nombre et la qualité des particules HDL (HDL-P) sont des concepts indépendants qu'il est important de considérer dans le contexte de la fonction HDL. Plusieurs décennies d'études épidémiologiques de haute qualité ont clairement montré que les niveaux de HDL-C sont inversement corrélés au risque et aux événements cardiovasculaires, indépendamment de la race, du sexe et de l'origine ethnique (712). Dans des études bien contrôlées évaluant le risque de MCV à l'aide d'approches multivariées pour ajuster les covariables, l'apoA-I et le HDL-C sont de puissants prédicteurs indépendants du risque de MCV (474). Néanmoins, les niveaux de HDL-C sont également inversement corrélés à la résistance à l'insuline, à l'obésité et aux triglycérides. En tant que tel, la causalité du HDL-C dans la protection contre les MCV est difficile à définir et est quelque peu controversée, principalement en raison des divergences épidémiologiques entre la dose-réponse des niveaux de HDL-C aux résultats des MCV. Il est possible que les niveaux de HDL-C soient simplement un biomarqueur des MCV et ne jouent pas un rôle causal dans l'athérosclérose. Cependant, un nombre croissant d'études fonctionnelles soutiennent clairement la pertinence fonctionnelle des HDL dans les mécanismes biochimiques de l'athérosclérose. Dans tous les cas, les études épidémiologiques au cours des 50 dernières années ont fourni de nombreuses informations sur le risque de HDL-C et de MCV. La première preuve est venue de la Framingham Heart Study en 1966 démontrant un lien entre HDL-C et ASCVD (713). En 1975, les taux de HDL-C étaient inversement associés aux MCV dans un essai norvégien (Tromso Heart Study) (714). Au cours des années suivantes, la Honolulu Heart Study (1976) (715) et la Framingham Heart Study (1977) (559) ont toutes deux signalé que de nombreux patients atteints de MCV présentaient de faibles taux de HDL-C. Au fil des ans, de faibles taux de HDL-C ont toujours été signalés comme étant associés à un risque accru d'ASCVD et d'événements (716-718). À la fin des années 1980 et au début des années 1990, la relation entre le HDL-C et les MCV était généralement acceptée, car les études menées au cours de cette période ont établi que de faibles taux de HDL-C étaient associés au risque de MCV indépendamment des autres facteurs de risque, même chez les patients ayant un taux de cholestérol total normal. (719-721).

    Essais sur les résultats cliniques

    Avant l'ère des statines, les résultats d'essais cliniques contrôlés randomisés suggéraient que l'augmentation des niveaux de HDL-C de 1 mg/dL ou 1 % réduisait la mortalité due aux MCV de 3 à 4 % (722 723). Dans l'étude de prévention de l'athérosclérose coronaire de l'Air Force/Texas (AFCAPS/TexCAPS), le traitement d'hommes et de femmes présentant des taux moyens de TC et de LDL-C et des taux de HDL-C inférieurs à la moyenne avec la lovastatine (20-40 mg) a réduit le LDL-C de 25 % et HDL-C élevé de 6 %, entraînant une réduction de 37 % du risque de premier événement coronarien aigu majeur (724). Ces résultats ont montré que le traitement aux statines était efficace pour réduire le risque de CVE chez les sujets ayant un faible taux de HDL-C. La mesure dans laquelle l'avantage est venu de l'augmentation du HDL-C n'est pas claire. Les études réalisées chez des sujets sous statines ont donné des résultats incohérents en ce qui concerne l'importance d'augmenter le HDL-C, en partie à cause des preuves suggérant que l'utilisation des statines (fluvastatine) chez les sujets à faible taux de HDL-C a diminué la maladie coronarienne (CAD) avec peu ou pas d'augmentation de Niveaux de HDL-C (725-727). Dans l'étude de régression de la fluvastatine, les sujets à faible taux de HDL-C sous placebo ont présenté une progression de la maladie (angiographique) accrue par rapport aux sujets ayant des taux de HDL-C élevés (727). Collectivement, les preuves issues de ces études et d'un grand nombre d'études épidémiologiques soutiennent massivement une association inverse claire entre les niveaux de HDL-C et le risque de MCV. Ceci est démontré cliniquement car l'augmentation des niveaux de HDL par des injections de HDL reconstitué (rHDL) a entraîné une régression de la plaque athéroscléreuse, comme déterminé par échographie intravasculaire (728). Un certain nombre d'études animales soutiennent clairement l'hypothèse HDL-C. Par exemple, l'augmentation du HDL chez la souris et le lapin bloque systématiquement l'athérogenèse (729-731). Cependant, l'augmentation des niveaux de HDL-C par une thérapie unique ou combinée pour réduire les risques et les événements s'est avérée difficile. Deux essais cliniques majeurs portant sur l'augmentation du HDL avec la niacine n'ont pas montré de bénéfice. Chez les sujets atteints de coronaropathie dont les taux de LDL-C sont bien contrôlés avec une statine, l'ajout de niacine à libération prolongée dans AIM-HIGH (732) et de niacine à libération prolongée plus laropiprant (inhibiteur des récepteurs de la prostaglandine D2 pour inhiber les bouffées vasomotrices) dans HPS-2THRIVE (733) n'a pas réussi à réduire les résultats cardiovasculaires. Cependant, les limitations structurelles de la conception des deux essais sur la niacine ont compliqué leur interprétation (734). En outre, les principaux essais sur les résultats cardiovasculaires de 3 inhibiteurs de la CETP torcetrapib (735), dalcetrapib (736), evacetrapib n'ont pas montré de bénéfice dans la réduction des événements cardiovasculaires. Plus récemment, l'inhibiteur de la CETP (anacetrapib) a été testé dans l'essai REVEAL, qui était un essai à résultats positifs (737). Cependant, le bénéfice de l'anacetrapib dans la réduction de la CVE semble s'expliquer en grande partie par la diminution des non-HDL, plutôt que par l'augmentation du HDL-C (738). Plus récemment, deux produits de l'apoA-I recombinante MDCO-216 et CER001 n'ont montré aucun avantage dans les études d'imagerie (739 740). Collectivement, l'échec de ces études cliniques a soulevé des doutes sur l'hypothèse HDL. En effet, l'augmentation du HDL-C n'est actuellement pas une cible principale pour une intervention thérapeutique. Néanmoins, il a été rapporté que la perfusion de HDL chez l'homme améliore la fonction endothéliale, ce qui devrait contribuer à inhiber l'athérogenèse (741). À l'heure actuelle, les thérapies par perfusion de particules de HDL ne se sont pas révélées être une approche efficace pour réduire les événements cardiovasculaires (742), cependant, des essais cliniques avec des HDL reconstitués sont toujours en cours. De plus, des études récentes indiquent que le nombre de particules HDL et la capacité d'efflux de cholestérol sont de meilleurs indicateurs du risque de maladie coronarienne que les niveaux de HDL-C (743 744). Le ciblage thérapeutique de la cargaison, de la qualité et de la fonction des HDL non-cholestérol est en train d'émerger et de gagner du soutien, car les HDL ont de nombreuses autres propriétés biologiques qui contribuent probablement à la prévention de l'athérosclérose et des MCV (745). De plus, la quantification de la fonction HDL, y compris la capacité d'efflux de cholestérol, fournira un meilleur indice de risque que les niveaux de HDL-C à l'état d'équilibre (746).

    Nombre de particules et efflux de cholestérol

    Un coup dur porté à la causalité des HDL dans l'athérosclérose vient des études génétiques. Les troubles mendéliens entraînant de très faibles niveaux de HDL-C ont fourni des données contradictoires, car des mutations de gènes critiques de lipoprotéines (par exemple apoA-I) se sont avérées être associées à une protection contre l'athérosclérose dans une étude (747) et un risque accru dans une autre étude (748 ). La mutation ApoA-I Milano est associée à de faibles niveaux de HDL-C et à un risque réduit de MCV (747). Il a été rapporté que l'infusion d'apoA-I Milano recombinante induisait une régression de l'athérosclérose (749), mais il n'y a pas eu de progrès clair dans son développement en tant qu'approche thérapeutique depuis la publication de l'étude de régression initiale. La preuve que certaines causes génétiques de faible HDL-C sont associées à un risque accru d'athérosclérose prématurée, alors que d'autres ne le sont pas, soutient l'idée que la fonction HDL peut être plus importante que les niveaux de HDL-C. Néanmoins, les troubles mendéliens de faibles taux de HDL-C sont rares, et donc la taille des échantillons dans ces études est limitée et il est difficile de tirer des conclusions précises. Pour résoudre ce problème, des études d'association à l'échelle du génome ont été réalisées pour tenter de déterminer si le HDL-C est un indice de risque ou un facteur causal. Ces études sont limitées dans la mesure où de nombreuses variantes qui augmentent ou abaissent les niveaux de HDL-C affectent également d'autres lipoprotéines, à savoir les niveaux de LDL-C. Par exemple, les variantes de CETP augmenter les niveaux de HDL-C et réduire les niveaux de LDL-C, ce qui complique la prédiction des risques basée sur les niveaux de HDL-C (750). Néanmoins, des études ont montré que la variance uniquement associée aux taux de HDL-C n'est pas liée aux événements cardiovasculaires. Par exemple, les polymorphismes nucléotidiques simples (SNP) dans la lipase endothéliale (LIPG), qui augmente les taux de HDL-C, ne sont pas associés à une diminution des MCV(751).

    Étant donné que les essais cliniques ayant échoué visant à augmenter les niveaux de HDL-C et les études génétiques ne soutiennent pas uniformément la causalité du HDL-C dans les MCV, les tests fonctionnels du HDL dans les futures études prospectives fourniront probablement une meilleure résolution du rôle causal du HDL dans les MCV. Il a été rapporté que la capacité d'efflux de cholestérol, un marqueur de la fonction HDL, est inversement associée au risque de MCV indépendamment des niveaux de HDL-C (744 746). Cela a été démontré pour la première fois dans une étude transversale utilisant le radiotracage de l'efflux de cholestérol (746). Une étude ultérieure a également trouvé une association inverse entre la capacité d'efflux des HDL et l'athérosclérose, mais a signalé un lien positif avec les événements cardiovasculaires (752). Dans une troisième étude évaluant l'efflux de cholestérol HDL dans une cohorte américaine à l'aide d'une méthode de fluorescence, l'efflux était à nouveau lié à une diminution du risque de MCV (743). Récemment, la capacité d'efflux du cholestérol HDL s'est révélée inversement associée au risque et aux événements cardiovasculaires dans une vaste étude prospective cas-témoins nichée (n = 3 494 sujets) de l'étude EPIC-Norfolk (744 753). Ces associations étaient indépendantes de nombreux autres facteurs co-fondateurs, notamment le HDL-C, le DT2, l'obésité, le LDL-C et l'âge (744).

    En plus de l'efflux de cholestérol HDL et des indices fonctionnels comme prédicteurs de risque, il a également été rapporté que le nombre de particules HDL (HDL-P) fournit un potentiel de biomarqueur. Les nombres de HDL-P peuvent être quantifiés en utilisant la résonance magnétique nucléaire (754) ou des tests de mobilité ionique calibrés (755). Le HDL-P s'est avéré inversement associé à l'épaisseur intima médiale carotidienne (cIMT) et à la maladie coronarienne (CHD) indépendamment du nombre de particules LDL et des niveaux de HDL-C dans la grande étude multiethnique sur l'athérosclérose (MESA) (756). Il est important de noter que le HDL-P reste inversement associé à la maladie coronarienne après ajustement pour les triglycérides et l'apolipoprotéine B (apoB), suggérant ainsi que le HDL-P est de loin supérieur aux niveaux de HDL-C en tant que biomarqueur de l'ASCVD et des événements (757 758). De plus, ni les niveaux de HDL-C ni les niveaux de HDL-P ne sont corrélés à l'efflux de cholestérol des macrophages, par conséquent, le taux d'efflux de cholestérol est toujours essentiel pour comprendre la fonction RCT et HDL. De même, la qualité HDL est plus importante que les niveaux d'apoA-I, qui ne sont pas non plus corrélés avec la fonction HDL, par ex. RCT (759). Des échantillons de sérum avec des niveaux d'apoA-I et de HDL-C identiques se sont avérés avoir des capacités d'acceptation du cholestérol différentes, principalement en raison des niveaux de HDL pré-bêta, qui ont contribué à altérer l'efflux de cholestérol médié par ABCA1 (759). Ces études suggèrent fortement que la fonction HDL (capacité d'efflux de cholestérol), par opposition aux niveaux de HDL-C, HDL-P et apoA-I, fournit une évaluation des risques plus importante et un meilleur prédicteur des événements futurs ainsi qu'une cible thérapeutique plus raisonnée. pour réduire le risque et les événements de MCV. Cependant, les dosages cliniques de l'apoA-I et du HDL-P sont largement disponibles et bien établis, alors que les dosages de la capacité d'efflux de cholestérol n'ont pas été standardisés et restent un outil de recherche à l'heure actuelle.

    Composition et analyse des HDL

    Historiquement, les HDL ont été isolées par ultracentrifugation à gradient de densité (DGUC) basée sur l'équilibre isopycnique, et les HDL ont été définies par leur densité 1,063-1,21 g/mL depuis les années 1950 (760, 761). Sur la base de la masse, les HDL peuvent également être séparées des autres lipoprotéines par chromatographie d'exclusion stérique (chromatographie liquide rapide des protéines, FPLC) et le poids moléculaire des HDL varie de 175 000 à 360 000 Da (762). En plus de la DGUC et de la FPLC, la chromatographie d'affinité peut également être utilisée pour purifier les HDL du plasma en utilisant des anticorps contre apoA-I (763) ou apoA-II, car l'hétérogénéité des HDL inclut des particules contenant apoA-I:apoA-II (75%) ou apoA-I seulement (25 %) (763 764). De plus, le fractionnement champ-flux à flux asymétrique est maintenant utilisé pour isoler et caractériser les HDL (765). Les HDL peuvent également être séparées par électrophorèse sur gel en gradient non dénaturant, par ex. électrophorèse sur gel de polyacrylamide. Grand HDL (HDL2, 8,8-12,9 nm de diamètre) et petit HDL (HDL3, 7,2-8,8 nm) sont toutes deux des particules migratrices α (charge négative élevée), alors que les HDL pré-β (5,4-7 nm) sont des particules migratrices β pour lesquelles elles sont définies. Pour quantifier les particules HDL pré-β, l'électrophorèse sur gel 2-D est souvent utilisée pour séparer les HDL pré-β des HDL matures (766). Les nombres de HDL-P peuvent être quantifiés par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire ou par des tests de mobilité ionique calibrés. Le HDL peut également être quantifié et qualifié par d'autres méthodes, notamment l'ultracentrifugation à rotor vertical et la microscopie électronique à transmission.

    Les HDL sont très dynamiques et doivent être reconnues comme un pool hétérogène de sous-classes avec différentes tailles, formes, densités, compositions protéiques et diversité lipidique. L'apoA-I sans lipides est sécrétée par le foie et l'intestin grêle sous la forme d'une hélice amphipathique, et elle est rapidement lipidée par ABCA1 pour former le HDL pré-β, qui devient ensuite discoïde après avoir accepté les phospholipides et le cholestérol libre des hépatocytes et des cellules périphériques . Lors de la poursuite de la lipidation et de l'accumulation et de l'estérification du cholestérol, des HDL sphériques naissantes se forment avec un diamètre de 7 à 12 nm. Les HDL matures contiennent 3-4 molécules d'apoA-I dont 1 reste sur la particule et l'autre apoA-I est libre de (dés)associer (échanger) sur et hors de la particule avec d'autres HDL. Ceci est principalement associé au réarrangement de la phase aqueuse et de la surface spécifique des HDL (767). En tant que tels, les HDL sont dans un état constant de remodelage et d'interconversion. Chaque particule sphérique de HDL contient environ 50 à 130 phospholipides, 10 à 50 molécules de cholestérol libre, 30 à 90 molécules de CE et 10 à 20 molécules de triglycérides (TG) (536). La phosphatidylcholine constitue la plus grande quantité de lipides sur les HDL (environ 90 %), cependant, plus de 200 espèces de lipides ont été signalées, notamment les sphingolipides, les acylglycérols, les isoprénoïdes, les glycérophospholipides et les vitamines (768,769). Le protéome HDL a été largement étudié et il existe un consensus général d'environ 80 protéines (770,771). En plus de l'apoA-I et de l'apoA-II, les HDL transportent plus d'une douzaine d'autres apolipoprotéines, ainsi que de nombreuses enzymes et autres facteurs. On a également découvert que les HDL transportaient de petits ARN, à savoir des microARN (miARN), qui se sont révélés être altérés dans l'hypercholestérolémie et l'athérosclérose (772 773). Plus intéressant encore, il a été démontré que les HDL transportent une grande variété de petits ARN exogènes non hôtes, y compris des fragments d'ARNr et d'ARNt dérivés d'espèces bactériennes et fongiques présentes dans le microbiome et l'environnement (774). La taille des HDL est déterminée par le quantité de CE et de triglycérides (TG) dans le noyau hydrophobe, et HDL est généralement séparé en 5 sous-classes en fonction de la taille. Des sous-espèces distinctes de HDL ont été associées au risque de MCV, et les sous-espèces ont des fonctions biologiques différentes, par ex. les gros HDL sont moins anti-inflammatoires (775-777). Une grande partie de la cargaison ou des composants du HDL est enrichie dans la petite sous-classe HDL qui fournit de nombreuses fonctions alternatives au pool total de HDL (778 779). La concentration de toutes les particules de HDL dans le plasma est d'environ 20 umol/L, cependant, les petites particules de HDL sont la sous-classe la plus abondante à environ 10 umol/L. Les HDL sont des particules hétérogènes qui transportent une grande variété de protéines, de lipides et d'acides nucléiques, qui confèrent de nombreuses propriétés biologiques et des fonctions bénéfiques aux HDL pour la santé et le dysfonctionnement dans des maladies spécifiques.

    Signalisation cellulaire HDL

    De nombreuses fonctions cellulaires des HDL - survie cellulaire, prolifération, vasodilatation - sont médiées par des cascades de signalisation cellulaire induites par les HDL (780). En tant que tel, les HDL peuvent être caractérisés comme des agonistes de type hormonal. Bien qu'il reste encore des travaux substantiels dans l'identification des protéines et des récepteurs de liaison aux HDL à la surface cellulaire, il a été découvert que les HDL activent de nombreuses cascades de signalisation via divers récepteurs. L'exemple le plus étudié est la capacité des HDL à se lier à la membrane plasmique et, par la signalisation cellulaire, à mobiliser le cholestérol des réserves intracellulaires des organites vers la membrane plasmique pour l'efflux. Ceci a été attribué à l'activation induite par les HDL de la protéine kinase C (PKC) (781). Plus précisément, l'apoA-I se lie à ABCA1 et active les phosphatidylcholine lipases, qui activent la PKC, entraînant le mouvement du cholestérol cellulaire des réserves intracellulaires vers la membrane plasmique pour l'efflux, ainsi que la phosphorylation d'ABCA1 médiée par la PKC, ce qui augmente la stabilité du transporteur et activité d'efflux (782-784). Il s'agit d'un excellent exemple de signalisation cellulaire induite par les HDL qui contribue à la capacité d'efflux de cholestérol HDL, ce qui réduit la charge de cholestérol pour les macrophages dans la lésion, empêche la formation de cellules spumeuses et antagonise l'athérogenèse. D'autres voies de signalisation induites par les HDL qui entraînent une augmentation du cholestérol et de l'efflux de lipides comprennent la protéine kinase A (PKA) (785 786), la protéine de contrôle de la division cellulaire 42 (Cdc42) (787) et les cascades Janus kinases-2 (JAK2) (788 789). La signalisation cellulaire induite par les HDL (c. Signalisation JAK2 et activation du transducteur de signal et activateur de la transcription 3 (STAT3) (75). De plus, il a été rapporté que l'axe apoA-I:ABCA1:JAK2 supprime l'inflammation dans les cellules endothéliales par l'activation de la cyclooxygénase-2 (COX-2) conduisant à une augmentation des prostaglandines (PGI2), qui supprime également l'athérogenèse (790).Il a également été rapporté que les HDL induisaient une signalisation cellulaire via SR-BI. Il a été rapporté que la liaison des HDL à la boucle extracellulaire du SR-BI déclenche l'activation du domaine C terminal cytoplasmique du SR-BI conduisant à la phosphorylation de la protéine kinase Src et à l'activation à la fois de la kinase hépatique B1 (LKB1) et de la protéine kinase dépendante de la calmoduline ( CAMK) (791 792). Cela se traduit par une signalisation cellulaire via des kinases en aval – AMP-activated protein kinases (AMPK) (792), protéine kinase Akt (791) et mitogen-activated protein kinase (MAPK) (791) – qui régule finalement l'angiogenèse ( ubiquitine ligase Siah (Siah1/2) et hypoxie-inducible factor 1α (HIF1α) (793)), sensibilité à l'insuline (transporteur de glucose 4 (Glut4)(794)), revascularisation (Rac1(795)), et vasodilatation (COX(796), monoxyde d'azote synthase endothélial (eNOS)(797,798)). Fait intéressant, il a récemment été démontré que le macrophage SR-BI médie l'efférocytose (phagocytose des cellules mortes) dans le cadre de l'athérosclérose via une voie de signalisation Src/Akt/Rac1, réduisant la nécrose des lésions (185). Tous ces effets en aval contribuent à la fonction HDL et, dans une moindre mesure, à l'athérogenèse.

    L'activation de signalisation HDL la plus robuste est médiée par des lipides bioactifs sur les HDL, à savoir le lysosphingolipide sphingosine-1-phosphate (S1P). Une majorité de S1P en circulation est associée aux HDL, et HDL-S1P active les récepteurs S1P couplés au G (S1P1-5) à la surface de nombreux types de cellules vasculaires, y compris les macrophages, les cellules endothéliales et les cellules musculaires lisses. Activation de S1P1 et S1P2 Les récepteurs activent une multitude de cascades de signalisation et de facteurs qui contribuent directement aux nombreuses propriétés anti-athérogènes des HDL, notamment l'augmentation de la fonction de barrière endothéliale (799) et l'angiogenèse (800, 801) tout en diminuant l'inflammation (802) et l'apoptose (803). Les HDL inhibent également la migration des muscles lisses via la signalisation S1P, un facteur clé de la resténose et du développement de la plaque (804). Tous ces éléments sont des processus critiques pour l'athérogenèse. À l'appui de ces études, il a été constaté que les sujets atteints de coronaropathie présentaient une diminution des taux de HDL-S1P (805). Les principaux facteurs effecteurs terminaux dans ces cascades de signalisation des récepteurs de la protéine G sont la kinase d'adhésion focale (FAK), le facteur nucléaire κ bêta (NF-㮫), la nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADPH) oxydase, eNOS, STAT3 et B -lymphome à cellules extra-larges (Bcl-xl) (780). Cette voie de signalisation HDL-S1P a également été liée à la vasorelaxation (806) et à la cytoprotection (par exemple, les cardiomyocytes) (807). En plus de ces voies directes, le HDL active également probablement la signalisation cellulaire indirectement via l'ATP (β-ATPase/P2Y12/13)(808) ou des récepteurs de type péage (809). Collectivement, la signalisation cellulaire induite par les HDL dans les cellules vasculaires et inflammatoires sous-tend les propriétés anti-athérogènes des HDL en matière de santé, et les déficits de la signalisation HDL relient probablement le dysfonctionnement des HDL dans les maladies métaboliques à un risque accru d'athérosclérose.

    HDL anti-inflammatoire

    En dehors du transport inverse du cholestérol, les propriétés anti-inflammatoires des HDL ont été la fonction HDL la plus étudiée et jouent probablement un rôle important dans l'anti-athérogénicité des HDL (Figure 10). Les propriétés anti-inflammatoires des HDL sont conférées par de nombreux mécanismes dans de nombreux types de cellules. En plus de fournir la barrière vasculaire, les cellules endothéliales contrôlent l'inflammation vasculaire en exprimant des molécules d'adhésion qui aident à l'adhésion des monocytes et à la migration finale dans la lésion athéroscléreuse. De plus, les cellules endothéliales activées sécrètent des cytokines et recrutent des monocytes par libération de chimiokines. L'induction de molécules d'adhésion, de cytokines et de chimiokines dans les cellules endothéliales activées est largement due à l'activation transcriptionnelle de NF-㮫. Chez l'homme, l'injection d'apoA-I a entraîné une diminution de l'expression des molécules d'adhésion dans les plaques d'athérosclérose (810). Un mécanisme par lequel HDL supprime l'activation des cellules endothéliales et des monocytes consiste à inhiber l'activité NF-kB en atténuant l'activité de la kinase IkB (811). Néanmoins, le HDL diminue l'expression des molécules d'adhésion par de multiples mécanismes. Les cellules prétraitées avec HDL ou apoA-I sont protégées de l'expression de molécules d'adhésion induite par le TNFα ou les LDL oxydées (oxLDL). En outre, la liaison des HDL à SR-BI peut également contribuer à l'inhibition de l'expression de la molécule d'adhésion, car l'activation d'Akt médiée par SR-BI a favorisé l'expression de l'hème oxygénase-1. En outre, il a été rapporté que la régulation à la hausse du 3-bêta-hydroxystéroïde-delta 24 (DHCR24) par la liaison des HDL au SR-BI sous-tend la capacité des HDL à supprimer les molécules d'adhésion (812). En outre, la suppression des HDL de la molécule d'adhésion intracellulaire-1 (ICAM-1) dans les cellules endothéliales s'est avérée être médiée, en partie, par le transfert de miR-223 aux cellules receveuses (773). Des études récentes suggèrent également que le TGFβ et l'AMPK contribuent également à la suppression des HDL’s de l'expression des molécules d'adhésion (813).

    En plus des effets profonds du HDL sur l'endothélium vasculaire, le HDL supprime la myélopoïèse, le recrutement des monocytes, l'activation des macrophages, la prolifération et l'émigration des lésions athéroscléreuses. Tout comme son impact sur les cellules endothéliales, le HDL supprime également l'expression des molécules d'adhésion dans les monocytes, ce qui inhibe l'adhésion et la migration des monocytes vers les lésions athéroscléreuses (814). Il a été démontré que les HDL et l'apoA-I suppriment l'expression de CD11b sur les monocytes humains par des mécanismes dépendants et indépendants d'ABCA1 (814). L'inhibition par les HDL de l'activation des monocytes, qui comprend la suppression des cytokines et des molécules d'adhésion, est médiée par le récepteur gamma activé par les proliférateurs de peroxysomes (PPARγ) et les facteurs de transcription NF-kB (815). La suppression des chimiokines et des cytokines dans les cellules myéloïdes inhibe l'infiltration et la migration des monocytes circulants, et antagonise ainsi l'athérosclérose. Il a également été rapporté que les HDL médient la reprogrammation des macrophages via le facteur de transcription ATF3 qui réduit la signalisation des récepteurs Toll-like (816). Il est important de noter qu'une grande partie de l'inhibition de l'activation des macrophages par les HDL (et l'apoA-I) est médiée par la modification des taux de cholestérol dans les radeaux lipidiques de la membrane plasmique par le biais de l'efflux de cholestérol médié par ABCG1/SR-BI et ABCA1, cependant, l'apoA-I a induit la signalisation par ABCA1 et la voie JAK/STAT indépendante de l'efflux de cholestérol peuvent également contribuer à l'effet HDL, comme décrit ci-dessus (75 817) (814 818). Il a également été démontré que les HDL favorisent l'émigration des macrophages en éliminant l'excès de cholestérol et en induisant des voies de signalisation (208). En plus de l'impact des HDL sur les monocytes et les macrophages, les HDL suppriment également fortement l'activation des neutrophiles et la sécrétion des cellules musculaires lisses vasculaires de la protéine 1 chimiotactique des monocytes (MCP1) (819).

    En plus des rôles des HDL dans l'immunité innée, des preuves récentes suggèrent que les HDL jouent plusieurs rôles dans l'immunité adaptative (820). Les souris dépourvues d'apoA-I développent une auto-immunité lorsqu'elles sont confrontées à un taux de cholestérol élevé (régime et contexte, Ldlr -/- ), qui comprend l'activation des lymphocytes T et la production d'auto-anticorps (821 822). Ce phénotype a été sauvé par des injections d'apoA-I. Il a également été rapporté que les HDL répriment à la fois l'activation des cellules présentatrices d'antigène (APC) des cellules T et l'activation des cellules T des monocytes, empêchant ainsi la sécrétion de cytokines et de chimiokines pro-inflammatoires (Figure 10) (823 824). L'ApoA-I empêche également la commutation phénotypique des T-regs en cellules T auxiliaires folliculaires pro-inflammatoires au cours de la progression athéromateuse (92). De plus, il a été rapporté que l'efflux de cholestérol vers les HDL et l'apoA-I supprime la myélopoïèse et la prolifération des cellules souches et progénitrices myélopoïétiques, en tant que perte de fonction pour les deux Abca1 et Abcg1 chez la souris a entraîné une myélopoïèse accrue (820). L'injection d'apoA-I s'est également avérée sauver ce phénotype (825). De plus, il a été rapporté que les HDL et l'efflux de cholestérol suppriment la prolifération des progéniteurs mégacaryocytaires, les taux de plaquettes et la thrombocytose (826). Collectivement, HDL et apoA-I inhibent les niveaux circulants de cellules progénitrices hématopoïétiques, de monocytes, de neutrophiles et de plaquettes, qui contribuent tous à la capacité des HDL à limiter l'inflammation et l'athérosclérose.

    HDL antithrombotique

    Une autre fonction anti-athérogène des HDL est la capacité d'inhiber directement et indirectement l'activation plaquettaire, l'agrégation et la formation de thrombus (Figure 10). Les taux de HDL-C se sont avérés inversement associés à la formation de thrombus chez l'homme (827). Le HDL est nécessaire pour éliminer l'excès de cholestérol de la membrane plasmique des plaquettes pour un bon fonctionnement, et les plaquettes isolées de souris dépourvues de SR-BI pour médier l'efflux de cholestérol vers les HDL se sont avérées plus sensibles à l'activation (828,829). L'efflux de cholestérol médié par les HDL et la cyclodextrine inhibe l'agrégation plaquettaire (828). Cependant, il a été rapporté que la signalisation cellulaire induite par les HDL par liaison à la glycoprotéine IIb/IIIa à la surface des plaquettes active la phospholipase C (PLC) et la PKC, conduisant ainsi à un flux à travers le système antiport Na+/H+ (717). Cette voie peut entraîner une alcalinisation du cytoplasme et une libération de calcium, ce qui peut réduire l'activation plaquettaire (830). De plus, le HDL inhibe de manière dose-dépendante l'activation plaquettaire stimulée, ce qui entraîne une réduction de l'agrégation plaquettaire, de la sécrétion de granules et de la liaison au fibrinogène. Chez le rat, les injections d'apoA-I ont inhibé la formation de thrombus et réduit la masse de thrombus (831). Les effets antithrombotiques des HDL sont également médiés, en partie, par la capacité des HDL à inhiber le facteur tissulaire et les facteurs X, Va et VIIIa (Figure 10) (832). Le HDL empêche également la formation de thrombus par la signalisation cellulaire et la production d'oxyde nitrique (NO) dans les cellules endothéliales (828), et la suppression de l'expression du facteur tissulaire et du facteur d'activation des plaquettes dans les cellules endothéliales (833 834). Le HDL réduit également l'influence des érythrocytes sur la formation de thrombus (835). Collectivement, les HDL possèdent de multiples mécanismes biologiques qui inhibent la formation de thrombus et contribuent ainsi aux propriétés anti-athérogènes des HDL.

    HDL pro-vasodilatateur

    L'endothélium contribue de manière significative au tonus vasculaire, et les HDL confèrent une protection contre l'activation des cellules endothéliales, l'apoptose et la perte de la fonction barrière, ce qui est essentiel à l'athérogenèse. Il a été rapporté que les HDL induisaient une vasodilatation dépendante de l'endothélium dans les anneaux aortiques (806), et les individus avec un faible taux de HDL ont une vasorelaxation dépendante de l'endothélium réduite (Figure 10) (741). Le bénéfice des HDL pour les cellules endothéliales est largement médié par la signalisation cellulaire via la phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) et Akt et est induit par les lipides bioactifs et les protéines associées sur les HDL, notamment le lysosulfatide, le S1P et la sphingosylphosphorylcholine (SPC) (791 798 806). Un résultat clé de la signalisation cellulaire induite par les HDL est la production de NO (Figure 10) par le biais à la fois de la phosphorylation induite par la signalisation de l'eNOS et de l'augmentation de l'expression de l'eNOS (791 836). HDL peut déclencher eNOS-phosphorylation via SR-BI, récepteur S1P (S1P1-5) et l'efflux de cholestérol médié par ABCG1 (806 837). Le NO induit par les HDL est à la base de nombreuses propriétés bénéfiques des HDL pour les cellules endothéliales, notamment la vasodilatation induite par les HDL, le resserrement des jonctions cellule à cellule et l'augmentation de la fonction barrière, la différenciation des cellules progénitrices endothéliales, la survie et la prolifération cellulaires, la migration cellulaire, l'inhibition de l'apoptose et la suppression de l'expression des molécules d'adhésion. De plus, les HDL ont également des propriétés indépendantes du NO sur les cellules endothéliales, notamment une prolifération induite, une fonction barrière accrue, une inflammation supprimée et une apoptose réduite (838). Ces études définissent clairement un rôle bénéfique des HDL dans l'intégrité vasculaire, qui sous-tend la protection des HDL contre l'athérosclérose.

    HDL anti-apoptotique

    Les HDL ont de multiples propriétés anti-apoptotiques qui améliorent la survie cellulaire (Figure 10). Selon diverses mesures, les HDL soutiennent la fonction mitochondriale et empêchent la libération de signaux apoptotiques, y compris le cytochrome C (205 839). De plus, les HDL entraînent l'expression de Bcl-xl, qui est un puissant facteur anti-apoptotique et supprime Bid, qui est une protéine pro-apoptique (839 840). HDL médie ces changements d'expression génique par la signalisation cellulaire et la production de NO par l'activation de récepteurs de surface par des protéines associées aux HDL et des lipides bioactifs, y compris l'apolipoprotéine J (apoJ) et S1P (803 840). De plus, il existe probablement des mécanismes anti-apoptotiques alternatifs résultant de la signalisation induite par les HDL. Néanmoins, il a été démontré que les HDL suppriment l'apoptose dans les cellules endothéliales (figure 10) activées par le facteur de nécrose tumorale (TNF & 003b1) et l'oxLDL (839 841 842). Les protéines HDL (apolipoprotéine M, apoM) et les lipides liant l'apoM (S1P) contribuent à la capacité des HDL à augmenter les jonctions serrées et la survie des cellules endothéliales (843). Les souris déficientes en apoM ont des niveaux de S1P réduits et une perte de la fonction de barrière endothéliale (843). La capacité des HDL à soutenir la fonction de barrière endothéliale est une caractéristique clé de ses propriétés anti-athérosclérose et représente un exemple classique du contrôle par les HDL de l'expression des gènes cellulaires et du phénotype qui sont bénéfiques pour la santé vasculaire. Cependant, les HDL ont également de nombreuses capacités dans l'espace extracellulaire (par exemple le plasma) qui protègent contre l'athérosclérose.

    HDL anti-oxydant

    Un facteur clé dans l'activation des monocytes et la chimiotaxie dans la paroi vasculaire est l'accumulation d'oxLDL, qui est plus pro-inflammatoire et pro-athérogène que le LDL non modifié. Les LDL peuvent être oxydées par divers mécanismes endogènes (844). Dans la paroi vasculaire, les LDL peuvent être modifiées (oxydées) par de nombreux types de cellules, notamment les cellules musculaires lisses vasculaires, les cellules endothéliales et les macrophages (776). Remarquablement, HDL empêche l'oxydation des LDL (Figure 10) et des preuves récentes suggèrent que cela peut se produire par le biais de 4 protéines distinctes circulant sur HDL – apoA-I (845,846), LCAT (847), phospholipase A2 associée aux lipoprotéines (Lp- PLA2) (848 849) et paraoxonase 1 (PON1) (430 846). Premièrement, les HDL peuvent simplement absorber les lipides oxydés ou les facteurs oxydants des cellules empêchant leur association avec les LDL et leur modification des lipides et des protéines LDL. De plus, le HDL élimine les hydroperoxydes lipidiques des particules LDL (846). Plus précisément, les petites particules de HDL contenant de l'apoAI sont les plus efficaces pour accepter les hydroperoxydes lipidiques, qui sont réduits en leurs hydroxydes lipidiques inactifs via l'oxydation des résidus méthionine dans l'apoA-I (850). Par rapport à l'apoA-II, les résidus méthionine dans l'apoA-I sont plus conformationnels propices à la réduction des hydroperoxydes lipidiques (851.852). De plus, les HDL à faible taux de cholestérol libre de surface et de sphingomyéline sont plus efficaces pour accepter les hydroperoxydes lipidiques (745 853). La capacité des HDL à empêcher l'oxydation via ce mécanisme est également maintenue par l'élimination sélective des hydroperoxydes et hydroxydes lipidiques HDL par l'hépatocyte SR-BI (854). De plus, le sulfoxyde de méthionine ApoA-I est réduit en méthionine par des réductases de sulfoxyde de méthionine (850). Le LCAT circule sur les HDL et il a également été rapporté qu'il bloquait l'oxydation des LDL, car la surexpression de LCAT chez la souris réduisait l'oxydation des LDL, comme déterminé par les auto-anticorps LDL réduits (855). Lp-PLA2 semble être pro-athérogène sur LDL et anti-athérogène sur HDL (856). Son activité sur les HDL contribue probablement à la capacité antioxydante des HDL, en tant qu'inhibition de la Lp-PLA associée aux HDL2 capacité atténuée des HDL à bloquer l'oxydation des LDL (848). La protéine HDL anti-oxydante la plus puissante est probablement PON1. La surexpression de PON1 chez la souris confère une capacité anti-oxydante HDL améliorée, et PON1 lui-même empêche l'oxydation des LDL in vitro (432). Plus important encore, les HDL isolées de souris dépourvues de PON1 ont une capacité réduite à empêcher l'oxydation des LDL. La capacité antioxydante des HDL joue probablement un rôle important dans la prévention de l'inflammation et de l'athérogenèse et, comme de nombreuses autres fonctions alternatives, confère aux HDL un rôle bénéfique pour la santé.

    Communication intercellulaire HDL

    Les HDL participent également probablement à la communication intercellulaire par le transfert d'acides nucléiques entre les tissus. Récemment, il a été rapporté que les HDL transportaient des miARN (figure 10), qui sont de petits ARN non codants qui suppriment l'expression des gènes en se liant à des sites cibles complémentaires dans la région non traduite 3 des ARNm, et ainsi inhibent la traduction et induisent la dégradation de l'ARNm ( 772). Plus intéressant encore, le profil HDL-miARN est significativement altéré dans l'hypercholestérolémie et l'athérosclérose (772). Il a été rapporté que les miARN sont exportés des macrophages vers les HDL, et il a été démontré que les HDL transfèrent des miARN spécifiques aux cellules d'hépatome receveur (Huh7) et aux cellules endothéliales, probablement via le récepteur HDL SR-BI (773). Dans les cellules endothéliales, on a découvert que les HDL délivraient miR-223 aux cellules receveuses, où elles ciblaient directement l'expression de la molécule d'adhésion intracellulaire-1 (ICAM-1) (figure 10), et inhibait ainsi l'adhésion des neutrophiles aux cellules (773). miR-223 n'est pas transcrit ou traité dans les cellules endothéliales et l'administration de HDL de miR-223 mature à l'endothélium confère probablement, en partie, la capacité anti-inflammatoire des HDL associée à la suppression des molécules d'adhésion. De futures études sont nécessaires pour déterminer la pertinence physiologique et l'impact fonctionnel des HDL-miARN chez l'homme et les modèles animaux dans le contexte de l'athérosclérose et d'autres maladies inflammatoires.

    HDL anti-infectieux

    Le HDL contribue également à l'immunité innée en modulant la fonction des cellules immunitaires. Cependant, cette hypothèse n'a pas été largement étudiée dans le contexte de l'athérosclérose. Les HDL sont anti-infectieuses, antiparasitaires et antivirales. Les HDL ont la capacité unique de prévenir les chocs endotoxiques et se fixent facilement aux lipopolysaccharides (LPS) et contribuent à éliminer les LPS par excrétion biliaire, favorisant ainsi l'immunité innée (857-859). Parmi les nombreuses protéines qui circulent sur les HDL, l'apolipoprotéine L1 (apo-L1) (également connue sous le nom de facteur lytique des trypanosomes) est présente dans des sous-classes spécifiques de HDL (860, 861). Ce facteur tue Trypanosome brucei et Trypanosome brucei rhdesiense, parasites qui causent la maladie du sommeil, en créant des pores ioniques dans les endosomes (860-862). Bien que prometteuses, de futures études sont nécessaires pour définir comment la régulation HDL de l'immunité innée contribue à l'inhibition de l'athérogenèse.

    Dysfonctionnement HDL

    Les HDL confèrent de nombreuses propriétés anti-athérogènes qui sont perdues dans l'athérosclérose et d'autres maladies inflammatoires et métaboliques. Ceux-ci incluent 9 processus clés –



Commentaires:

  1. Gomi

    Excuse que je vous interrompre, mais, à mon avis, ce thème n'est pas si réel.

  2. Agravain

    Je n'ai jamais vu une telle chose avant

  3. Kamden

    Je confirme. Je me suis joint à tous ci-dessus. Discutons de cette question.

  4. Chlodwig

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