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Système limbique (physiologie)

Dr ABDOLMOHAMMADI AKBAR — Mon, 01 Mar 2021 14:38:39 +0000

Le système limbique (physiologie)

Le système limbique est un groupe de structures de matière grise et de matière blanche logées profondément dans le cerveau et impliquées dans quatre fonctions: olfaction, réponses émotionnelles, activités comportementales et souvenirs.

Structures anatomiques:

-Lobe limbique: a deux composants principaux qui sont le gyrus cingulaire (impliqué dans la mémoire et le traitement émotionnel et le système nerveux autonome) et le gyrus para hippocampique (principalement impliqué dans le traitement de la mémoire).

– Formation hippocampique: composée de trois parties: gyrus denté (information afférente, subiculum (information efférente) hippocampe proprement dit (information efférente)

– Amygdale: qui est impliquée dans les émotions et les comportements émotionnels et les réponses émotionnelles à l’odorat. L’amygdale a deux composants: le groupe nucléaire cortico médial (impliqué dans l’olfaction) et le groupe nucléaire basolatéral (toutes les autres émotions et comportements non liés à l’olfaction).

– Hypothalamus: les noyaux les plus importants de l’hypothalamus en relation avec le système limbique sont les corps mammillaires et les noyaux du système nerveux autonome (postérieur sympathique antérieur parasympathique)

– Thalamus: il existe deux noyaux principaux impliqués dans le système limbique (noyau antérieur du thalamus qui est impliqué dans le circuit papez et l’autre est appelé noyau médiodorsal qui est impliqué dans le circuit reliant l’amygdale au cortex préfrontal «émotions et comportements )

Zone septale:

Habenula (partie de l’épithalamus)

Habenula et la zone septale sont connectées via une structure appelée strie médullaire et sont impliquées, en particulier dans le chemin de récompense et les réponses émotionnelles.

Voies reliant différentes structures du système limbique:

Fornix:

Relie l’hippocampe à l’hypothalamus (corps mammillaires) et à la zone septale.

Striae terminalis: relie l’amygdale à l’hypothalamus et à la zone septale.

Voie amygdalofuge ventrale: relie l’amygdale à l’hypothalamus et à la zone septale ainsi qu’au noyau médiodorsal du thalamus

Striae Medullaris thalami: relie la zone septale à l’habenula.

Tractus mamillo-thalamique: relie les corps mammillaires au noyau antérieur du thalamus.

Faisceau médial du cerveau antérieur: connexion bidirectionnelle qui relie le cortex préfrontal à la formation réticulaire du tronc cérébral traversant l’hypothalamus.

Tractus Mamillo- tegmental : relie les corps mammillaires de l’hypothalamus à la zone tegmentale ventrale

Pédoncules mamillaires: relie la zone tegmentale ventrale à l’hypothalamus

Fonctions du système limbique:

-Olfaction: Cellules épithéliales olfactives, bulbe olfactif, potentiel d’action dans les voies olfactives, les voies olfactives bifurquent en strié olfactif médial et strié olfactif latéral qui pénètre dans le gyrus Para hippocampique (mémoire) et vers l’amygdale (émotions de l’odorat).

-Mémoire (apprentissage): circuit papez:

Subiculum → Fornix → Corps mamillaires → Voie thalamique de Mamillo → noyau antérieur du thalamus → gyrus cingulaire → gyrus para hippocampique → cortex entorhinal → gyrus denté → subiculum.

Hippocampe (gyrus denté, qui est la partie réceptrice et le subiculum et l’hippocampe proprement dit qui sont la partie partante),

Le gyrus cingulaire envoie également les informations au cortex préfrontal et le but de la communication avec le cortex préfrontal est d’impliquer notre mémoire dans notre pensée et notre prise de décision.

-Emotions: en particulier les réponses émotionnelles, et il est également impliqué dans les comportements et il existe trois types de comportements dans lesquels le système limbique est impliqué:

a) Réponses émotionnelles: cela signifie (peur, rage, colère, tristesse)

b) Comportements (comportements alimentaires, comportements sexuels, comportements motivationnels)

L’amygdale est le centre (épicentre) des émotions et des comportements dans le système limbique. Comment sait-il fondamentalement que nous sommes effrayés, en colère ou tristes? En fait, le système limbique est en communication avec notre cortex cérébral.

Cortex préfrontal: est impliqué dans le traitement de la pensée (raisonnement, jugement, prise de décision, personnalité

Lobe temporal: est impliqué dans de multiples fonctions (odeur, goût, sensations viscérales et autres zones impliquées dans les zones d’association auditive et toutes sont en communication avec l’amygdale)

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Les vaccins

MOJGANE ABDOLMOHAMMADI — Wed, 24 Feb 2021 17:50:55 +0000

Introduction

La vaccination constitue une révolution majeure dans le monde de la médecine. Grâce à elle, des millions de vie ont pu être sauvées à travers le monde. Associée à des mesures d’hygiène elle a permis de combattre des maladies infectieuses potentiellement mortelles jusqu’à la disparition de certaines d’entre elles telles que la variole.

De la découverte du principe de la vaccination par Edward Jenner à sa mise en œuvre par Louis Pasteur, de nombreux vaccins ont vu le jour en suivant différents procédés de fabrication. Mais l’objectif reste le même, à savoir déclencher une protection efficace et durable contre un agent pathogène donné (bactérie ou virus) tout en limitant les risques potentiels.

Et aujourd’hui plus que jamais, l’enjeu est de taille pour tenter de contrôler la propagation de l’épidémie de COVID-19 dans le monde.

A travers cet article nous allons tenter de comprendre le principe de la vaccination, son histoire et les enjeux majeurs qui en découlent.

I Histoire de la vaccination

1) La variolisation

Les premiers principes de la vaccination remontent au 7eme siècle de notre ère en Inde où des bouddhistes buvaient du venin de serpent afin de s’immuniser contre cette toxine. Des écrits du 17ème siècle rapportent que la variolisation, ancêtre de la vaccination était déjà pratiquée en Chine. Elle consistait à prélever du pus séché issu de pustules de malades de la variole pour l’injecter ensuite à des enfants sains dans le but d’immuniser ces derniers.

Cette pratique n’est apparue en occident qu’en 1721 suite aux récits rapportés par Lady Mary Wortley Montagu de retour d’un voyage à Constantinople. Elle rapporte qu’en orient la variole n’est pas grand-chose grâce à la pratique de la variolisation. Intriguée, la cour d’Angleterre le fait tester sur les prisonniers criminels et sur des enfants nécessiteux. Face à son succès, elle décide même de l’appliquer sur les deux petites filles du roi Georges Ier âgées respectivement de 9 et 11 ans. La variolisation s’étend alors sur tout le contient, avec toutefois un risque de mortalité élevé, de l’ordre de 1 sur 50 au début du 18ème siècle. Son principe a également été appliqué à d’autres pathologies telles que la rougeole ou encore la syphilis.

2) La vaccination

En 1774, Benjamin Jetsy, éleveur de bétail anglais s’aperçoit que les fermières qui trayaient les vaches, ne contractaient jamais la variole alors qu’elles avaient toutes été infectées par la variole de la vache appelée « vaccine ». Il décide alors d’inoculer cette dernière à ses enfants et sa femme afin de les protéger contre la variole.

A cette même période, Edward Jenner, un médecin anglais qui exerçait à la campagne fit les mêmes constatations. Il posa alors l’hypothèse selon laquelle, la vaccine jouerait le rôle d’un « vaccin vivant atténué » contre la variole. En 1776, il vaccine un jeune garçon en injectant le pus d’une fermière contaminée par la vaccine. L’enfant ne contracte pas la variole. Le principe de la vaccination était né.

Mais Edward Jenner ne développe pas cette technique et l’utilise uniquement pour soigner la variole. Et il faudra attendre les travaux de Louis Pasteur à la fin du 19ème siècle pour que les premiers vaccins voient le jour.

En 1877 Louis Pasteur réussit à cultiver la bactérie causant le choléra chez les poulets. Mais son assistant oublie les cultures avant de partir en voyage, et les injecte seulement quelques semaines plus tard aux poulets. A la surprise générale, ces derniers ne tombent pas malades. Pasteur en conclut alors que les bactéries ont perdu leur virulence pendant le voyage, et que tout agent pathogène qu’on pourrait inactiver ferait potentiellement un bon vaccin. Il découvre ensuite comment atténuer le virus de l’anthrax et celui de la rage. Il observe que celui-ci perd sa virulence en passant d’un animal à un autre. Il répand alors la rage dans toute une série de lapins et prélève au dernier un peu de moelle épinière qu’il injecte à 50 chiens, réussissant ainsi à les immuniser.

En 1885, il parvient à sauver la vie d’un enfant de 9 ans, Joseph Meister qui avait été mordu par un chien enragé en lui injectant une série de doses de virus rabique de moins en moins atténuées.

Il publie alors un article en décrivant le cas. L’histoire fait le tour du monde et les dons affluent conduisant à la création de l’Institut Pasteur.

Durant tout le 20^ème siècle on assiste à l’apparition d’un grand nombre de vaccins grâce notamment aux progrès scientifiques dans les domaines de l’immunologie et de la microbiologie.

II Le principe de la vaccination

La vaccination consiste à administrer à un individu sain un agent non pathogène (virus, bactérie) sous forme inactivée, atténuée ou des fragments de ce dernier. L’objectif étant de déclencher une réaction immunitaire qui va permettre à l’organisme de constituer ses armes en prévention d’une future « vraie » attaque. La vaccination permet en effet de développer des cellules immunitaires dites « mémoires », capables de reconnaître plus rapidement l’agent pathogène s’il venait à infecter l’organisme par la suite. Mais ces cellules mémoires ont tendance à diminuer avec le temps et des piqures de rappel sont parfois nécessaires.

1) La réponse vaccinale

Lors de la première administration du vaccin, l’agent infectieux ou les fragments de ce dernier (antigènes) sont repérés et détruits par les cellules phagocytaires (macrophages, cellules dendritiques). Après les phases d’ingestion et de digestion, celles-ci vont présenter à leur surface certains fragments antigéniques associées au Complexe Majeur d’Histocompatibilité de type II (CMHII). On parle alors de cellules présentatrices d’antigènes ou CPA, qui après une cascade de réactions inflammatoires migrent vers le ganglion lymphatique le plus proche pour présenter les antigènes aux lymphocytes T CD4 naïfs. Les LTCD4 jouent un rôle prépondérant dans l’adaptation de la réponse immunitaire.

En effet, ces cellules appelées auxiliaires ou « helpers » interviennent dans la prolifération et la différenciation des lymphocytes B et T8 via la production de diverses cytokines.

Elles stimulent ainsi la différenciation des LTCD8 en LT8 mémoires et LT cytotoxiques capables de détruire directement les agents pathogènes, c’est ce que l’on appelle la réponse cellulaire.

Quant aux lymphocytes B, qui jouent également le rôle de CPA, elles vont s’activer au contact de l’antigène vaccinal et se différencier en plasmocytes producteurs d’anticorps de faible affinité (IgM). Ce qui constitue la réponse dite humorale. Mais sous l’impulsion des LT4, les LB vont se transformer en plasmocytes producteurs d’anticorps de plus forte affinité (IgA et IgG) et en lymphocytes mémoires. Les anticorps ainsi produits vont être capables de reconnaitre directement l’antigène avant que l’agent pathogène ne pénètre dans la cellule. Cette propriété sera conservée dans les cellules B mémoires qui pourront, à l’avenir intervenir plus rapidement.

En réalisant une vaccination, nous créons une sélection de lymphocytes et mettons en route une réaction immunitaire dite adaptative. De ce fait notre corps va produire des populations mémoires de LB et LT et avoir dans le sang une charge suffisamment importante d’anticorps pour nous protéger lors d’un éventuel futur contact avec le « vrai » pathogène.

2) Les différents types de pathogènes

On dénombre actuellement trois grands groupes de pathogènes pour lesquels il existe ou sont à l’essai des vaccins :

3) Les différents types de vaccins

On distingue deux grandes classes de vaccins : les vaccins vivants atténués et les vaccins inertes (germe entier ou sous-unités). Un vaccin doit posséder trois grandes caractéristiques :

– Etre efficace : induire une mémoire immunitaire et être durable

– Présenter une grande sécurité d’emploi

– Etre facile à administrer en termes de modalité et de nombre d’administrations

a) Les vaccins vivants atténués

Ils constituent les premiers types dans l’histoire vaccinale. Un vaccin vivant atténué contient l’agent infectieux vivant dont le pouvoir pathogène est affaibli selon différents procédés. Il induit une forme atténuée de la maladie tout en stimulant les défenses immunitaires de l’organisme. Sa principale qualité réside dans sa capacité à provoquer une réponse immunitaire rapide, efficace et durable. Ce type de vaccin ne nécessite pas d’adjuvant et un petit nombre de rappels suffit. Mais il présente un risque d’exposition à la maladie vaccinale qui ne peut pas être négligé notamment chez les personnes immunodéprimées et les femmes enceintes.

Voici quelques exemples de vaccins vivants atténués :

b) Les vaccins inertes

La voie d’administration la plus fréquente est la voie sous-cutanée sauf pour le vaccin contre le BCG qui est administré par voie intradermique afin d’activer plus rapidement les cellules dendritiques présentatrices d’antigène. Il existe la voie muqueuse (buccale, nasale) pour des vaccins d’infections digestives (gastro-entérite) ou respiratoires (grippe).

Dépourvus de tout pouvoir pathogène, ces vaccins ont besoin pour être efficaces l’ajout d’adjuvants et des administrations répétées tout au long de la vie. Ils regroupent des vaccins à germes entiers et des vaccins sous-unitaires.

A germe entier

Ils contiennent tout le corps bactérien ou viral dont le pouvoir pathogène est inactivé par différents procédés thermiques ou chimiques. Ils sont ainsi dotés du pouvoir immunogène sans risque d’exposition à la maladie vaccinale. En voici quelques exemples:

– Grippe

– Poliomyélite

– Hépatite A

– Rage

– Leptospirose

– Choléra

La difficulté réside à inactiver le virus ou la bactérie sans dénaturer ses composants afin qu’il reste immunogène. Trop dénaturé, le virus n’induira pas une réponse immunitaire protectrice et pas assez inactivé, il peut être dangereux pour le vacciné.

En général, l’immunité induite par les vaccins inactivés est moins forte et moins durable que celle des vaccins vivants. C’est la raison pour laquelle le développement des vaccins vivants perdure mais leur utilisation requiert beaucoup de contraintes notamment au niveau de la chaine du froid.

Par ailleurs de nombreuses réactions inflammatoires ont été associées à ce type de vaccin contrairement à leurs homologues sous-unitaires.

Sous-unités

Ces vaccins contiennent seulement des fractions antigéniques du pathogène responsables de la réponse immunitaire. Cette sous-unité immunisante peut être obtenue de différentes façons :

-A partir des composants de l’agent infectieux lui-même, par exemple :

De ses protéines : coqueluche, rage
Des anatoxines : diphtérie, tétanos
Des polyosides composant son enveloppe : pneumocoque, méningocoque

– Issues du génie génétique :

Hépatite B, coqueluche, papillomavirus

Le développement du génie génétique a ainsi donné un nouvel essor à ce type de vaccins induisant une réponse immunitaire plus efficace. L’ajout d’adjuvants et la conjugaison à des protéines recombinantes permettent également d’améliorer l’immunogénicité des vaccins sous-unité.

c) Les vaccins conjugués

Ces vaccins sont composés d’une fraction de l’agent infectieux (polysaccharides à la surface des bactéries par exemple) associée à une protéine porteuse qui va engendrer une meilleure réponse vaccinale.

Les polysaccharides, seuls, n’entrainent pas une réponse immunitaire suffisante à court ou long terme. De plus ces sucres présents dans la capsule bactérienne, ne provoquent l’immunité qu’à partir de l’âge de deux ans chez l’enfant et pas avant.

Les chercheurs ont alors eu l’idée de coupler ces molécules avec des composés de plus haut poids moléculaire et une plus forte affinité que sont les protéines. La conjugaison à ces molécules très immunogènes a montré son efficacité avec des vaccins contre l’Haemophilus Infuenzae de type b, le méningocoque ou encore le pneumocoque. Les protéines porteuses les plus utilisées sont les anatoxines des bacilles du tétanos, de la diphtérie ou de la coqueluche.

Cela permet notamment d’induire une protection durable en stimulant les LTCD4 responsables d’une réponse immunitaire de type mémoire et de générer une immunogénicité dès l’âge de 2 mois.

4) De quoi est constitué un vaccin

a) Un agent infectieux

Le principal composant d’un vaccin dérive de l’agent infectieux et a pour but de stimuler la réponse immunitaire. Il peut être dilué dans de l’eau salée ou stérile.

b) Un agent de conservation

Permet d’empêcher la contamination par des microbes ou champignons.

Exemples: Le thiomersal présent dans le vaccin de la grippe

c) Des stabilisants ou stabilisateurs

Qui servent à garder la qualité du vaccin pendant le stockage.

Protéines : albumine d’œuf, gélatine
Sucres : lactose, saccharose

d) Un adjuvant

Qui permet d’améliorer l’immunogénicité du vaccin.

Sels d’aluminium (hydroxyde, phosphate ou disulfate) prolongent la persistance de l’antigène dans le corps et entrainent ainsi une réaction immunitaire plus durable. Ils stimulent également une réponse inflammatoire qui provoque l’activation des phagocytes et lymphocytes T auxiliaires.
Squalène, nouvel adjuvant à base d’émulsion « huile-dans-l’eau » qui va générer une libération lente de l’antigène dans le but de faire durer la stimulation du système immunitaire.

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Nouveau traitement du syndrome du côlon irritable sans médicament

Dr ABDOLMOHAMMADI AKBAR — Mon, 02 Nov 2020 10:27:19 +0000

Nouveau traitement du syndrome du côlon irritable par remodelage du système nerveux autonome:

Le syndrome du côlon irritable (SCI), est classé comme une maladie intestinale fonctionnelle. Le remodelage du système nerveux autonome par rééducation limbique est une technique très sophistiquée permettant un traitement physiologique des maladies intestinales. En cas de «syndrome du côlon irritable pur», l’efficacité du traitement est désormais confirmée (des centaines de patients traités avec succès) il en va de même pour le SCI associé à une colite non spécifique. Maintenant, nous commençons à essayer avec succès les patients atteints de MII. Pour comprendre l’efficacité de cette technique, nous devons commencer à étudier l’étiologie et le mécanisme exact conduisant à ces anomalies. IBS, est une maladie chronique du tractus gastro-intestinal inférieur qui affecte jusqu’à 15% des adultes dans le monde. Pas facilement caractérisés par des anomalies structurelles, une infection ou des troubles métaboliques, les mécanismes sous-jacents du SCI sont restés flous pendant de nombreuses années, mais des recherches récentes ont conduit à une meilleure compréhension du SCI. En conséquence, le SCI est souvent appelé côlon spastique, nerveux ou irritable. Sa caractéristique est une douleur ou une gêne abdominale associée à un changement de consistance et / ou de fréquence des selles.

La fréquence du SCI dans une population donnée dépend, en partie, de l’origine ethnique et culturelle de la population étudiée et des critères utilisés pour diagnostiquer la maladie. Huit à 20% des adultes dans le monde occidental rapportent des symptômes compatibles avec le SCI (environ 65% d’entre eux sont des femmes). L’Asie et l’Afrique ont des taux similaires à ceux du monde occidental en général. En Inde, le SCI est plus fréquent chez les hommes, bien qu’il soit possible que cela soit le résultat de différences dans la déclaration des symptômes et l’utilisation des soins de santé entre les sexes.

Les symptômes du SCI peuvent inclure des douleurs abdominales, une distension, des ballonnements, une indigestion et divers symptômes de défécation. Il existe trois sous-catégories du SCI, selon les principaux symptômes. Ce sont des douleurs associées à la diarrhée; douleur associée à la constipation; et douleur et diarrhée alternant avec la constipation. Le SCI n’est pas un trouble psychiatrique, bien qu’il soit lié au stress émotionnel et social, qui peut affecter à la fois l’apparition et la gravité des symptômes. Les patients du SCI souffrent d’un taux dis-proportionnellement plus élevé de comorbidité avec d’autres troubles, tels que la fibromyalgie, la fatigue chronique, les douleurs pelviennes et les troubles psychiatriques. Les principales caractéristiques du syndrome comprennent la motilité, la sensation et le dysfonctionnement du système nerveux central. Un dysfonctionnement de la motilité peut se manifester par des spasmes musculaires; les contractions peuvent être très lentes ou rapides. Une sensibilité accrue aux stimuli provoque des douleurs et une gêne abdominale. Les chercheurs soupçonnent également que le conduit de régulation entre la voie centrale et entérique chez les patients souffrant du SCI peut être altéré. La recherche suggère que de nombreux patients atteints du syndrome du côlon irritable ont des contractions coliques désorganisées et sensiblement plus intenses que les témoins normaux.

Physiopathologie:

La propulsion et la sensation entériques sont, en partie, médiées par l’acétylcholine et la sérotonine (5HT). La physiologie de la sensation dans l’intestin est multiforme. Les cellules entéro-endocrines transmettent des messages mécaniques et chimiques. La communication entre l’intestin et le cerveau entraîne des réponses réflexes médiées à trois niveaux: les ganglions prévertébraux, la moelle épinière et le tronc cérébral. La 5-HT, la substance P, le CGRP, la norépinéphrine, l’opiacé kappa et l’oxyde nitrique sont tous impliqués dans la perception et la réponse autonome à la stimulation viscérale. La sensation est transmise des viscères à la perception consciente via des neurones dans les fibres vagales et parasympathiques. Nerfs afférents dans la synapse ganglionnaire de la racine dorsale avec neurones dans la corne dorsale. Ces signaux se traduisent par des réflexes qui contrôlent les fonctions motrices et sécrétoires lorsqu’ils se synchronisent avec des chemins efférents dans les ganglions prévertébraux et la moelle épinière. La douleur est traitée par les afférences spinales dans la corne dorsale. En fin de compte, la stimulation du tronc cérébral amène la sensation à un niveau conscient:

La signalisation bidirectionnelle entre le tronc cérébral et la corne dorsale médiatise la sensation. Les voies descendantes sont principalement adrénergiques et sérotoninergiques et affectent les stimuli entrants. La sensibilité de l’organe terminal, les changements d’intensité du stimulus ou la taille du champ récepteur du neurone de la corne dorsale et la modulation du système limbique sont les mécanismes impliqués dans l’hypersensibilité viscérale. Les cellules inflammatoires entériques peuvent également jouer un rôle important dans la physiopathologie du syndrome du côlon irritable. Les cliniciens reconnaissent depuis de nombreuses années que l’apparition du SCI suit souvent un épisode de gastro-entérite aiguë. L’inflammation peut modifier le milieu et la motilité des cytokines intestinales, ce qui peut entraîner une augmentation de la sensation de douleur chez le patient. Le cycle menstruel peut également affecter la sensation et la motilité intestinales. D’autres facteurs, tels que la malabsorption des sucres (lactose, fructose et sorbitol), aggravent probablement le SCI sous-jacent, plutôt que de servir de causes profondes du trouble. Chez les patients dont les temps de transit sont rapides, les acides gras à chaîne courte ou moyenne peuvent atteindre le côlon droit et provoquer une diarrhée.

Symptômes:

La caractéristique du SCI est une douleur ou une gêne abdominale associée à un changement des habitudes intestinales ou à une défécation désordonnée. La douleur ou l’inconfort associé au SCI est souvent mal localisé et peut être migratoire et variable. Elle peut survenir après un repas, pendant le stress ou au moment des règles. En plus de la douleur et de l’inconfort, l’altération des habitudes intestinales est courante, y compris la diarrhée, la constipation et la diarrhée alternant avec la constipation. Les patients se plaignent également de ballonnements ou de distension abdominale, de mucus dans les selles, d’urgence et d’une sensation d’évacuation incomplète. Certains patients décrivent des épisodes fréquents, tandis que d’autres décrivent de longues périodes sans symptômes. Les patients souffrant d’intestin irritable signalent également fréquemment des symptômes d’autres troubles gastro-intestinaux fonctionnels, notamment des douleurs thoraciques, des brûlures d’estomac, des nausées ou une dyspepsie, des difficultés à avaler ou une sensation de boule dans la gorge ou de fermeture de la gorge. Les patients atteints du SCI sont généralement classés en fonction du type d’habitudes intestinales qui accompagnent la douleur. Certains patients présentent une symptomatologie à prédominance diarrhéique, d’autres à prédominance de constipation, et d’autres encore ont une combinaison des deux. Certains patients alternent entre différents sous-groupes. Les symptômes peuvent varier de à peine perceptibles à débilitants, parfois chez le même patient. Chez certains patients, le stress ou les crises de la vie peuvent être associés à l’apparition de symptômes, qui peuvent ensuite disparaître lorsque le stress se dissipe. D’autres patients semblent avoir des épisodes d’IBS aléatoires avec des rémissions spontanées. D’autres encore décrivent de longues périodes de symptômes et de longues périodes sans symptômes. En général, les symptômes du SCI augmentent et diminuent tout au long de la vie, mais la majorité des patients vus par les médecins ont entre 20 et 50 ans. Chez environ 50% des patients, les symptômes commencent avant 35 ans. Le trouble est également reconnu chez les enfants, apparaissant généralement au début de l’adolescence. De nombreux patients peuvent retracer l’apparition des symptômes depuis l’enfance. La prévalence du SCI est légèrement plus faible chez les personnes âgées, et dans cette population de patients, les troubles organiques doivent être exclus. Les symptômes extra-intestinaux sont fréquents chez les patients atteints du SCI. Ceux-ci peuvent inclure des maux de tête, des troubles du sommeil, un trouble de stress post-traumatique, un trouble de l’articulation temporo-mandibulaire, un syndrome de la sicca, des douleurs dorsales / pelviennes, des myalgies, des maux de dos et des douleurs pelviennes chroniques. La fibromyalgie et la cystite interstitielle sont également fréquemment rencontrées chez les patients atteints du SCI. En fait, la fibromyalgie survient chez jusqu’à 33% des patients atteints du SCI et près de la moitié des patients atteints de fibromyalgie ont également le SCI.

Le système nerveux autonome et l’intestin:
Le système nerveux sympathique (pointillé rouge) et parasympathique (bleu) innervent le tractus gastro-intestinal. Les deux portent des stimuli sensoriels, bien qu’il semble que les nerfs afférents de la colonne vertébrale dans la corne dorsale de la moelle épinière traitent la douleur.

Dans des conditions normales, le système nerveux sympathique est actif pendant le stress (système de combat et de fuite et de peur) et le parasympathique est plus actif pendant le repos (système de repos et de digestion).

L’activation sympathique produit:

1) Augmentation de la fréquence cardiaque et de la contractilité des muscles cardiaques et bronchodilatation des poumons.

2) Constriction des vaisseaux sanguins dans de nombreuses parties du corps, en particulier dans les intestins et vasodilatation des vaisseaux musculaires.

3) Inhibition de l’action gastrique et intestinale au point où la digestion ralentit ou s’arrête, il en va de même pour la défécation et la miction.

4) Effet général sur les sphincters du corps.

5) Paling ou rinçage, ou alternance entre les deux.

6) Libération des nutriments (en particulier les graisses et le glucose) pour l’action musculaire.

7) Inhibition de la glande lacrymale (responsable de la production de larmes) et salivation.

8) Dilatation de la pupille (mydriase).

9) Relaxation de la vessie.

10) Inhibition de l’érection.

11) Exclusion auditive (perte d’audition).

12) Vision tunnel (perte de la vision périphérique).

13) Désinhibition des réflexes spinaux; et secouant

14) Augmentation de la production et de la mobilisation du glucose par le foie

15) Augmentation de la lipolyse dans les tissus adipeux.

L’activation parasympathique produit:

1) Dans l’estomac et les intestins, la stimulation parasympathique entraîne une augmentation de la motilité et de la relaxation des sphincters et une augmentation des sécrétions gastriques pour faciliter la digestion.

2) La stimulation parasympathique conduit à une vasodilatation des vaisseaux sanguins internes, en particulier du système vasculaire intestinal.

3) Dans la vésicule biliaire, la stimulation parasympathique induit une contraction pour libérer la bile.

4) Dans le pancréas, la stimulation parasympathique conduit à la libération d’enzymes digestives et d’insuline

5) Dans les glandes salivaires, la stimulation parasympathique conduit à une sécrétion de volume élevé d’ions potassium, d’eau et d’amylase

6) Dans le cœur, la stimulation parasympathique entraîne une diminution de la fréquence cardiaque et de la vitesse de conduction à travers le nœud AV.

7) Dans l’œil, la stimulation parasympathique, provoque une contraction du muscle sphincter de l’iris, conduisant à une constriction de la pupille (myosis). De plus, il provoque une contraction du muscle ciliaire, améliorant la vision de près.

8) Dans les poumons, la stimulation parasympathique des récepteurs M3 conduit à une bronchoconstriction. Il augmente également les sécrétions bronchiques.

9) Dans les reins et la vessie, la stimulation parasympathique stimule le péristaltisme des uretères, la contraction du muscle détrusor et la relaxation du sphincter urétral interne facilitant l’écoulement et l’excrétion de l’urine.

10) Relaxation musculaire douce dans les artères hélicines du pénis, permettant au sang de remplir les corps caverneux et le corps spongieux, provoquant une érection. Le SNP donne également des signaux excitateurs au canal déférent, aux vésicules séminales et à la prostate.

Les recherches actuelles sur le sujet suggèrent un modèle biopsychosocial du trouble, impliquant des facteurs physiologiques, émotionnels, comportementaux et cognitifs. Environ 40 à 60% des patients atteints du SCI qui recherchent des soins médicaux signalent également des symptômes psychiatriques, tels que la dépression, l’anxiété ou la somatisation. Fait intéressant, cependant, les symptômes psychiatriques chez les patients atteints du SCI dans la population générale ne sont pas aussi répandus. On pense que ces troubles psychiatriques influencent les capacités d’adaptation et les comportements associés à la maladie. Des antécédents de violence (physique, sexuelle ou émotionnelle) ont été corrélés à la gravité des symptômes. Plus de la moitié des patients qui sont vus par un médecin pour une maladie du côlon irritable rapportent des événements stressants de la vie coïncidant avec ou précédant l’apparition des symptômes. Le stress est connu pour modifier la fonction gastro-intestinale. Les patients qui souffrent du SCI ont des réponses de motilité colique amplifiées par rapport aux volontaires normaux (ceux qui ne présentent aucun symptôme du SCI).

Nous pensons que le système limbique (une zone du cerveau où le stress est perçu, vécu et enregistré) est fondamentalement impliqué dans beaucoup de maladies fonctionnelles y compris dans le syndrome du colon irritable. La majorité des enregistrements du système limbique ne sont pas disponibles dans l’esprit conscient. Dans la vie quotidienne, chaque événement est traité entre l’esprit conscient et le système limbique et la réponse ultime est évaluée entre les expériences passées et les informations réelles reçues, puis la réaction finale est décidée. Si le système limbique est en mode stress ou en mode déséquilibré, tout comportement consécutif du système nerveux autonome sera anormal.

Diagnostic:

En l’absence de marqueurs diagnostiques définitifs, le diagnostic du SCI repose sur la reconnaissance par le médecin des symptômes cliniques classiques et l’exclusion d’autres maladies. Pour faciliter les comparaisons entre les différentes populations et aider aux études épidémiologiques du SCI, deux ensembles de critères de diagnostic ont été élaborés – les critères de Manning et de Rome. Une équipe de travail multinationale a ensuite élaboré les Critères de Rome. Les critères d’origine, Rome 1, ont été récemment révisés et les nouveaux critères de diagnostic de Rome 2 sont inclus ci-dessous.

Critères de MANNING:

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Le Système limbique

Dr ABDOLMOHAMMADI AKBAR — Thu, 07 May 2020 16:12:40 +0000

Le système limbique

Le neurologue Paul MacLean a proposé que notre crâne ne contienne pas un cerveau, mais plutôt trois, chacun représentant une strate évolutive distincte qui s’est formée sur la couche la plus ancienne avant elle, comme un site archéologique: il l’appelle le « cerveau trinitaire ».

«MacLean, dit que ces trois cerveaux fonctionnent comme » trois ordinateurs biologiques interconnectés, chacun avec sa propre intelligence spéciale, sa propre subjectivité, son propre sens du temps et de l’espace et sa propre mémoire « . Il se réfère à ces trois cerveaux comme le cerveau néocortex ou néo-mammifère, le système limbique ou paléo-mammifère, et le cerveau reptilien, le tronc cérébral et le cervelet. Chacun des trois cerveaux est relié par des nerfs aux deux autres, mais chacun semble fonctionner comme son propre système cérébral avec des capacités distinctes. Cette hypothèse est devenue un paradigme très influent, qui a obligé à repenser le fonctionnement du cerveau. On avait précédemment supposé que le niveau le plus élevé du cerveau, le néocortex, dominait les autres niveaux inférieurs. MacLean a montré que ce n’est pas le cas et que le système limbique physiquement inférieur, qui régit les émotions, peut détourner les fonctions mentales supérieures quand il en a besoin.

Cerveau reptilien:
Ce cerveau contrôle tous les réflexes, qui sont automatiques et purement régulateurs: température corporelle, sécrétion hormonale, glycémie, tension artérielle, respiration spontanée…
Malédiction d’Ondin (lésion ou anomalie de la région du mésencéphale: la malédiction d’Ondine – plus connue sous le nom de syndrome d’hypoventilation centrale congénitale ou ESCC – est une forme rare et sévère d’apnée du sommeil dans laquelle un individu cesse complètement de respirer durant le sommeil. Il est généralement congénital, ce qui signifie qu’il est présent dès la naissance. Il peut être noté dans l’unité néonatale après l’accouchement. L’apnée centrale du sommeil est caractérisée par le tronc cérébral ne provoquant pas une respiration normale. Cela semble être dû à une réactivité diminuée à des niveaux élevés de dioxyde de carbone et à une faible niveaux d’oxygène dans le sang, ce qui devient particulièrement dangereux pendant le sommeil.
La malédiction d’Ondine tire son nom d’un conte mythique dans lequel une nymphe au cœur brisé maudit son mari infidèle de cesser de respirer s’il s’endort. En termes médicaux, la malédiction d’Ondine représente une forme extrême d’apnée du sommeil.

Système limbique (cerveau paléo mammifère):
Anatomie:

Fig 1: dans cette dissection sagittale moyenne, l’hypothalamus et le thalamus sont délimités par le sulcus hypo thalamique

En avant, l’hypothalamus s’étend jusqu’à la commissure antérieure et au chiasma optique. Inférieurement, il comprend les corps mammillaires et s’étend jusqu’à l’infundibulaire « coincé » où il communique avec l’hypophyse. L’hypothalamus fait partie structurellement du diencéphale, mais il fonctionne comme une partie du système limbique à travers les connexions réciproques. Il aide à maintenir l’homéostasie dans tout le corps par des influences sur le système endocrinien et surtout par son influence principale sur les systèmes sympathique et parasympathique.
-Le système limbique est extrêmement ancien d’un point de vue évolutif et dans ses connexions; il est interposé entre l’hypothalamus et le néocortex. Le lob limbique n’est pas un véritable lobe, il s’étend plutôt sur les lobes frontal, pariétal et temporal, il comprend un anneau de cortex dans la surface médiale du cerveau (le gyrus cingulaire et le gyrus para hippocampique)

Anteriorly the hypothalamus extends to the anterior commissure and the optic chiasm. Inferiorly it includes the mammillary bodies and extends to the infundibular stuck where it communicates with the pituitary gland. The hypothalamus is structurally part of the diencephalon but it functions as part of the limbic system through the reciprocal connections. It helps to maintain homeostasis in the entire body through influences on the endocrine system and importantly through its primary influence on both the sympathetic and parasympathetic systems.
-The limbic system is extremely old from an evolutionary perspective and in its connections; it is interposed between the hypothalamus and the neocortex. Limbic lob is not a true lobe rather it spans the frontal, parietal and temporal lobes, it comprises a ring of cortex in the in the medial surface in the brain (the cingulate gyrus and the para hippocampal gyrus)

Fig 2 : cingulate gyrus ( left) Parahippocampale gyrus(right)

-The Hippocampus: is primarily involved in memory and it lies in the inferior horn of … And from its posterior ends fibers emerge to form the fornix which swings over the thalamus to rich the mammillary bodies of the hypothalamus by column of the fornix

Fig 3 : Hippocampus
– The mammillary bodies are primarily responsible for emotional processing.

Fig 4 : connection between fornix and mammillary bodies

-The mammillo-thalamic tract connects the mammillary bodies with the anterior nucleus and dorso-medial nucleus of the thalamus and from the thalamus the information travels to the limbic lob (this is the classic papez circuit involved in learning, memory and emotions).
We now know that other structures are involved this circuit including (amygdala…
The amygdala is located in the roof of the inferior horn of lateral ventricle directly underneath the uncus, it lies superior and anterior to the hippocampus (delineated by green dashed cycle)

Fig 5 Amygdala (green dashed)
The structure delineated by red is the uncus.The amygdala is a key structure in the expression of emotions, emotional memory and basic drives.

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Un nouveau traitement pour l’HTA

Dr ABDOLMOHAMMADI AKBAR — Fri, 03 Apr 2020 04:49:23 +0000

Nouveau Traitement de l’hypertension

Le remodelage du système nerveux autonome par rééducation limbique est une technique très sophistiquée permettant un traitement physiologique de l’hypertension artérielle sans aucun médicament (si la procédure est appliquée aux premiers stades de la maladie). En cas d’hypertension très ancienne, le traitement prendra plusieurs mois en raison des anomalies secondaires à action prolongée de la tension sur les organes (hypertrophie myocardique et une augmentation de la résistance vasculaire aussi secondaire à une hypertrophie musculaire des parois ainsi qu’un processus hormonal et humoral réactionnel très actif). Pour comprendre l’efficacité de cette technique, nous devons commencer à étudier l’étiologie et le mécanisme exact conduisant à l’hypertension

Physiopathologie de l’Hypertension artérielle :

L’hypertension artérielle est une cause majeure de morbidité et de mortalité en raison de son association avec les maladies coronariennes, les maladies cérébro-vasculaires et les maladies rénales. L’étendue de l’atteinte des organes cibles (c.à.d. le cœur, le cerveau et les reins) détermine le pronostic. Selon O.M.S (organisation mondiale de la santé) Chaque année, 15 millions de personnes font un A.V.C et 5 millions d’ente elles meurent et 5 millions souffrent d’une incapacité permanente. L’A.V.C est rare chez les moins de 40 ans et s’il survient, c’est principalement à cause de l’HTA . L’hypertension et le tabagisme sont les deux grands facteurs de risque modifiables. Sur dix personnes décédés d’un AVC, quatre aurait pu être sauvées si leur tension avait été maîtrisée. Des directives récentes, indiquent clairement que le traitement de l’hypertension systolique isolée est aussi important que celui de l’hypertension systolo-diastolique.

Les différents niveaux de la tension artérielle selon OMS :
Elevé : Ts : > ou = 140 mm Hg et Td : > ou = 90 mmHg
à risque (préhypertension) : Ts : 120-139 mm Hg et Td : 80-89 mm Hg
Normal : Ts < 120 mm Hg et Td : < 80 à 85 mm Hg
La tension artérielle est déterminée par 3 éléments fondamentaux :
Volume d’éjection ventriculaire gauche , Fréquence cardiaque et la résistance vasculaire périphérique
PA = VES x frc x RVP
Ce qui est égale à débit cardiaque x résistance vasculaire périphérique.

Le rôle du système nerveux sympathique dans l’Hypertension artérielle:

En 1988: Vargas HM, Brezenoff HE. ont démontré la supression de l’hypertension lors de la réduction chronique de l’acétylcholine cérébrale chez les rats spontanément hypertendus. Journal of Hypertension. 1988; 6 (9): 739–745. Des expériences ont été menées pour déterminer les effets de l’épuisement chronique de l’acétylcholine cérébrale (ACh) sur le développement et le maintien de l’hypertension chez les rats spontanément hypertendus (RSH). La synthèse de l’ACh cérébrale a été inhibée par la perfusion chronique d’hémicholinium-3 (HC-3) dans les ventricules cérébraux, et la pression artérielle systolique a été surveillée par occlusion de la queue par la coiffe. Chez les RSH de 18 semaines, la perfusion de HC-3 (0,25 microgrammes / h) a supprimé le développement de l’hypertension par rapport aux RSH témoins infusés de solution saline au cours des 21 jours de perfusion (140 contre 190 mm Hg au 21e jour). L’ACh hypothalamique et du tronc cérébral au cours de cette période a été réduit respectivement de 50% et de 60 à 75%. Dans les RSH de 18 semaines avec une hypertension établie, HC-3 (0,25 et 0,5 microgrammes / h) a réduit la pression artérielle systolique de 35 à 40 mm Hg pendant 8 jours, après quoi les pressions sont revenues au niveau de contrôle (191 mm Hg) au jour 14 L’augmentation de la pression artérielle s’est accompagnée d’une récupération des taux hypothalamiques d’ACh à 75% du contrôle. La spécificité et l’efficacité physiologique du HC-3 ont été démontrées par sa capacité à inhiber la réponse pressive médiée centralement à la physostigmine mais pas à l’oxotrémorine. La perfusion de HC-3 n’a pas affecté la croissance corporelle, la consommation d’eau, la température corporelle ou le comportement brut. De cette étude, on peut conclure que les neurones cholinergiques cérébraux sont un élément important dans le développement et le maintien de l’hypertension chez le RSH.

En 1991 : Julius S. Autonomic nervous system dysregulation in human hypertension. American Journal of Cardiology. 1991;67(10):3B–7B

Une augmentation de l’activité sympathique combinée à une diminution de l’inhibition parasympathique est observée chez les patients souffrant d’hypertension borderline, qui ont généralement un rythme cardiaque rapide, un débit cardiaque élevé et une résistance vasculaire relativement normale (état hyperkinétique). Dans l’hypertension établie, le débit cardiaque est normal, la résistance vasculaire est élevée et les signes d’augmentation de l’activité sympathique sont absents. Apparemment, l’hémodynamique et l’activité sympathique changent pendant l’hypertension. Le mécanisme de la transition hémodynamique au cours de l’hypertension est bien connu.

Le débit cardiaque revient des valeurs élevées à normales à mesure que les récepteurs bêta-adrénergiques régulent à la baisse et que le volume systolique diminue (en raison d’une diminution de la compliance cardiaque). L’hypertension artérielle induit une hypertrophie vasculaire, qui à son tour conduit à une résistance vasculaire accrue.

Le mécanisme du changement de tonus sympathique d’une hypertension limite élevée à une hypertension apparemment normale peut être mieux expliqué dans le cadre conceptuel des propriétés de « recherche de la pression artérielle » du cerveau. Dans l’hypertension, le système nerveux central cherche à maintenir la pression artérielle systémique au niveau supérieur.À mesure que l’hypertension progresse et que l’hypertrophie vasculaire se développe, les artérioles deviennent hyper-sensibles à la vasoconstriction. À ce stade, moins d’activité sympathique est nécessaire pour maintenir une vasoconstriction élévatrice de pression, et l’activité sympathique centrale est régulée à la baisse. L’étiologie de l’activité sympathique accrue dans l’hypertension reste non résolue.

Les sujets avec une poussée sympathique accrue sont également généralement en surpoids et ont des niveaux élevés d’insuline, de cholestérol et de triglycérides, ainsi qu’une diminution des lipoprotéines de haute densité. Les recherches futures doivent se concentrer sur le lien entre les facteurs de risque coronariens et l’hyperactivité sympathique dans l’hypertension.

En 2012, Takao Saruta & co a montré l’importance des neurones dans la région RVLM (rostral ventrolateral medulla) et un cercle vicieux entre le SNS (système nerveux sympathique) et le RAS (système rénine-angiotensine) dans la régulation du SNA périphérique, en utilisant la technique patch-clamp à cellules entières. L’imagerie optique a démontré qu’une colonne céphalo-caudale longitudinale dans la moelle ventrolatérale peut réguler le SNS et la PA et a suggéré que:
L’activité nerveuse sympathique accentuée (SNA) induite par les neurones de la médullaire ventrolatérale céphalique (RVLM) est une cause principale d’hypertension essentielle

Comment le systeme nerveux agit?

Contrôle aigu des barorécepteurs: Le centre vasomoteur comprend le noyau du tractus solitaire dans la médullaire dorsale (intégration des barorécepteurs), la partie rostrale de la médullaire ventrale (région de pression) et d’autres centres dans les pons et le mésencéphale. Les barorécepteurs artériels répondent à la distension de la paroi vasculaire en augmentant l’activité impulsionnelle afférente. Cela diminue à son tour l’activité sympathique efférente et augmente le tonus vagal. L’effet net est la bradycardie et la vasodilatation.

conséquences d’une hyperactivité sympathique prolongée

Système rénine-angiotensine :
La rénine protéase clive l’angiotensine pour donner le peptide inactif angiotensine I. Cette dernière est convertie en un octapeptide actif, l’angiotensine II par l’enzyme de conversion de l’angiotensine (ECA). Bien que le système rénine-angiotensine soit répandu dans le corps, la principale source de rénine est l’appareil juxtaglomérulaire du rein. Cet appareil détecte la pression de perfusion rénale et la concentration de sodium dans le liquide tubulaire distal.

De plus, la libération de rénine est stimulée par le système nerveux sympathique.

Des concentrations élevées d’angiotensine II suppriment la sécrétion de rénine via une boucle de rétroaction négative. L’angiotensine II agit sur des récepteurs spécifiques de l’angiotensine AT1 et AT2, provoquant une contraction des muscles lisses et la libération d’aldostérone, de prostacyclines et des catécholamines. Le système de rénine – angiotensine – aldostérone joue un rôle important dans le contrôle de la pression artérielle, y compris l’équilibre sodique.

ADH ( vasopressin):

Vasopressin is a small hormone, synthesized in the hypothalamus and released into the circulation from the posterior lob of hypophysis. Although historically named as a result of its potent vasopressor actions, these actions only occur when plasma vasopressin is present in the plasma in supraphysiological concentrations. The most important action of vasopressin is its antidiuretic action on the collecting ducts of the kidney. This leads to a decrease in renal free water clearance, concentration of urine, and a reduction in urine volume. The net effect is the reabsorption of water into the blood, which, along with thirst-generated water intake, leads to normalization of plasma osmolality.Regulation of vasopressin secretion and action thus represents a key homeostatic process which protects the osmotic milieu of the body, allowing normal cellular function.

Synthesis :

Vasopressin is most abundantly produced in magnocellular neurosecretory neurons in the supraoptic and paraventricular (PVN) nuclei, transported to terminals in the neurohypophysis, and released into the general circulation. Vasopressin production is also found in parvocellular neurons in the PVN and vasopressinn produced in these neurons is transported to terminals in the external layer of the median eminence, from which it is released into the hypophysial portal system.

Release and feedback controle :

Vasopressin release is regulated by osmoreceptors in the hypothalamus (OVLT, SFO), which are exquisitely sensitive to changes in plasma osmolality of as little as 1% to 2%. Under hyperosmolar conditions, osmoreceptor stimulation leads to vasopressin release and stimulation of thirst. These two mechanisms result in increased water intake and retention. Vasopressin release is also regulated by baroreceptors in the carotid sinus and aortic arch, under conditions of hypovolemia, these receptors stimulate vasopressin release to increase plasma volume. At very high concentrations, vasopressin also causes vascular smooth muscle constriction through the V1 receptor, increasing vascular tone and therefore the blood pressure. Accordingly, vasopressin is often administered parenterally as a vasopressor agent in patients with hypotension that is refractory to volume restriction.

Vasopressin has effects on the immune system independent of its effect in stimulating the HPA axis. When given intraventricularly to rats, vasopressin decreases the T-cell response to mitogen independently of the HPA axis, probably via the sympathetic nervous system. Like CRH, vasopressin stimulates immune responses in peripheral tissues. Circulating or local vasopressin enhances lymphocyte reactions and potentiates primary antibody. Elevated vasopressin levels are found in a mouse model of autoimmune disease, and antibody neutralization ameliorates the inflammatory response in these mice. Vasopressin can potentiate the release of prolactin, a proinflammatory peptide hormone.

Because vasopressin has immunosuppressive effects when present in the central nervous system and immunosupportive effects when present in peripheral tissues, predicting which effect would predominate during vasopressin infusion in the ICU is difficult.

Vasopressin is a hormone of the posterior pituitary, that is secreted in response to high serum osmolarity. Excitation of atrial stretch receptors inhibits vasopressin secretion. Vasopressin is also released in response to stress, inflammatory signals, and some medications. Hypotension, morphine, nicotine, angiotensin II, glucocorticoids, and IL-6 all stimulate release of vasopressin. Circulating vasopressin levels are usually high in the early phase of septic shock, but vasopressin deficiency has been described in vasodilatory shock states in both adults and children. The level of vasopressin that is normal in the late phase of sepsis is unclear.

Vasopressin selectively raises free water reabsorption through the upregulation of aquaporin-2 water channels in the collecting duct, resulting in blood pressure elevation (Elliot et al., 1996; Linshaw 2011). Although it appears that the developing kidney is less sensitive to circulating vasopressin, plasma levels of vasopressin are markedly elevated in the neonate, especially after vaginal delivery, and its cardiovascular actions facilitate neonatal adaptation (Pohjavuori et al., 1985; Linshaw, 2011). The high vasopressin levels are in part also responsible for the diminished urine output of the healthy term neonate during the first day after birth. Under certain pathologic conditions, the dysregulated release of, or the end-organ unresponsiveness to, vasopressin significantly affects renal and cardiovascular functions and electrolyte and fluid status in the sick preterm and term neonate (Svenningsen et al., 1974). In the syndrome of inappropriate secretion of antidiuretic hormone (SIADH), an uncontrolled release of vasopressin occurs in sick preterm and term neonates, with resulting water retention, hyponatremia, and oligouria. In the syndrome of diabetes insipidus, the lack of pituitary production of vasopressin or renal unresponsiveness to vasopressin results in polyuria and hypernatremia.

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Chapitre 6 : Bioenergétique

Dr ABDOLMOHAMMADI AKBAR — Thu, 19 Mar 2020 10:00:03 +0000

Introduction à la bioénergétique

La respiration cellulaire est composée de trois composantes:

1. Les réactions d’oxydoréduction (oxydo-réduction)

2. La chaîne respiratoire

3. La glycolyse

En fait les cellules vivantes ont besoin d’énergie provenant de sources externes. Certains animaux obtiennent de l’énergie en mangeant des plantes et quelques autres se nourrissent d’autres organismes qui se nourrissent de plantes, et les plantes reçoivent de l’énergie des rayons du soleil.

Pour résumé :

Les flux d’énergie dans un écosystème comme la lumière du soleil sous forme de chaleur.

↓

La photosynthèse génère O2 et des molécules organiques qui sont utilisés dans la respiration cellulaire.

↓

Les cellules utilisent l’énergie chimique stockée dans les molécules organiques pour régénérer l’ATP.

Ces voies cataboliques résultant de la production de l’ATP sont exergoniques (c.-à-d. que de l’énergie est libérée pendant le processus). Les cellules fonctionnent de différentes manières:

• La fermentation est une dégradation partielle des sucres qui se produit en l’absence d’O2.

• La respiration aérobie est la respiration cellulaire : il consomme des molécules organiques et donne de l’ATP.

• La respiration anaérobie est semblable à la respiration aérobie mais consomme des composés autres que l’O2.

Les réactions d’oxydoréduction (oxydation et réduction) impliquent : Un transfert d’électrons au cours des réactions chimiques qui libère l’énergie stockée dans les molécules organiques. L’énergie libérée est finalement utilisé pour synthétiser de l’ATP.

Le principe de redox

Les réactions chimiques qui transfèrent des électrons entre les réactifs sont appelées réactions d’oxydo-réduction, ou des réactions d’oxydo-réduction. Dans l’oxydation, une substance perd des électrons, ou est oxydé. En matière de réduction, une substance gagne des électrons, ou est réduit (la même quantité de charge positive est réduite)

Exemple: Na Cl → Cl- + Na+ Na = oxydé Cl = réduite

Nous pouvons schématiser d’une manière générale: agent réducteur + l’agent oxydant → agent réduit + agent oxydé

Le donneur d’électrons est appelé agent réducteur et le récepteur d’électrons est appelé l’agent oxydant. Certaines réactions redox ne transfèrent pas les électrons mais le partage d’électrons dans des liaisons covalentes.

Un exemple est la réaction entre le méthane et l’O2

La respiration cellulaire

Pendant la respiration cellulaire, le combustible (comme le glucose) est oxydé. L’oxygène est un agent très négative. Le glucose est le carburant de l’organisme, mais la réaction ne se produit pas en une seule étape mais au cours de plusieurs étapes; c’est une réaction très exergonique en Kcal / molécule.
Pourquoi il n’y a pas de combustion spontanée avec le glucose? Parce que l’énergie d’activation est élevée: la récolte d’énergie par étapes et la chaîne de transport d’électrons. Dans la respiration cellulaire, le glucose et d’autres molécules organiques se décomposent en une série d’étapes. Les électrons libérés à partir de composés organiques sont d’abord transférés à un coenzyme, accepteur d’électrons, qui fonctionne comme un agent oxydant au cours de la respiration cellulaire. Chaque NADH (forme réduite de NAD+) représente l’énergie stockée qui peut être exploitée pour synthétiser de l’ATP. NADH transmet les électrons à la chaîne de transport d’électrons. Contrairement à une réaction incontrôlée la chaîne de transport d’électrons passe les électrons en une série d’étapes au lieu d’une réaction explosive. L’énergie produite est utilisée pour régénérer l’ATP.

Les étapes de la respiration cellulaire:

La respiration cellulaire comporte trois étapes:

• La glycolyse (décompose le glucose en deux molécules de pyruvate)

• Le cycle de l’acide citrique (complète la dégradation du glucose)

• La phosphorylation oxydative (représente la synthèse d’ATP)

La chaîne de transport: GlucoseNADHelectron .

La glycolyse se produit dans le cytosol. Et quand le pyruvate est produit, il entre dans le cycle de l’acide citrique qui se passe à l’intérieur des mitochondries. Le processus qui génère le plus de l’ATP est appelé phosphorylation oxydative, car il est alimenté par des réactions redox. La phosphorylation oxydative compte pour près de 90% de l’ATP généré par la respiration cellulaire. Une plus petite quantité d’ATP est formée dans la glycolyse et par le cycle de l’acide citrique par la phosphorylation au niveau du substrat.

La glycolyse récolte l’énergie chimique par oxydation du glucose en pyruvate. La glycolyse se produit dans le cytoplasme et possède deux grandes phases:

• phase d’investissement de l’énergie

• phase de gain d’énergie

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Chapitre 5: photosynthèse

Dr ABDOLMOHAMMADI AKBAR — Thu, 19 Mar 2020 09:58:18 +0000

La photosynthèse est le processus qui convertit l’énergie solaire en énergie chimique. Directement ou indirectement, la photosynthèse nourrit presque les mondes vivants.

-Autotrophe : Se maintenir sans rien consommer qui soit issu d’autres organismes

-Autotrophes : Sont les producteurs de la biosphère, produisant des molécules organiques à partir de CO2 et d’autres molécules inorganiques.

-Près de toutes les plantes sont photo-autotrophes, en utilisant l’énergie de la lumière du soleil pour faire des molécules organiques à partir de H2O et CO2.

-Heterotrophes : Obtenir de la matière organique provenant d’autres organismes.

-Heterotrophes : Sont les consommateurs de la biosphère. -Près de tous les hétérotrophes, y compris les humains, dépendent des photo-autotrophes pour l’alimentation et O2

La photosynthèse

-La photosynthèse : Convertit l’énergie lumineuse en énergie chimique des aliments.

-Chloroplastes : Sont structurellement similaires et ont probablement évolué à partir de bactéries photosynthétiques.

-L’organisation structurale de ces cellules permet aux réactions chimiques de la photosynthèse.

-Les Chloroplastes ont leur propre ADN et leurs propres ribosomes.

Les chloroplastes: le site de la photosynthèse des plantes

-Les feuilles : Sont les principaux lieux de la photosynthèse

-leur Couleur verte est due à la chlorophylle, le pigment vert présent dans les chloroplastes

-La lumière : Énergie absorbée par la chlorophylle qui entraîne la synthèse de molécules organiques dans le chloroplaste

-CO2 : Entre et sort de la feuille à travers les pores microscopiques appelés stomates

-Chloroplastes : Se trouvent principalement dans les cellules du mésophile, le tissu interne de la feuille
-La cellule de mésophylle typique possède 30 à 40 chloroplastes.

-La Chlorophylle se trouve dans les membranes thylacoïdes (sacs dans le chloroplaste reliées), les thylakoïdes peuvent être empilés en colonnes appelées Grana.

– Les chloroplastes contiennent également un stroma qui est un fluide dense
Suivi des atomes au cours de la photosynthèse

– La photosynthèse peut être résumée comme l’équation suivante:

6CO2 + 12H2O énergie + light + 6O2 → C6H12O6 + 6H2O

– Les chloroplastes, H2O décomposée en hydrogène et de l’oxygène, incorporant les électrons de l’hydrogène dans les molécules de sucre
La photosynthèse est un processus d’oxydo-réduction dans laquelle on oxyde l’H2O et réduit le CO2 .

CO2 + H2O + O2 → ⌊ch2o⌋ ou CO2 + H2S + 2S → ⌊CH2O⌋

Les deux stades de la photosynthèse La photosynthèse se compose des réactions légères (la partie de la photo) et cycle de Calvin (la partie de synthèse). Les réactions à la lumière (dans les thylakoïdes)

• de fission de l’H2O

• sortie de l’O2

• Réduire NADP + en NADPH

• Générer ATP à partir d’ADP par phosphorylation

Le cycle de Calvin (dans le stroma) forme du sucre à partir de CO2 en utilisant l’ATP et NADPH.

• Le cycle de Calvin commence par la fixation du carbone, intégrant CO2 en molécules organiques.

• Les chloroplastes sont des usines chimiques solaires.

• Leurs thylakoïdes transforment l’énergie lumineuse en énergie chimique de l’ATP et le NADPH
La nature de la lumière du soleil

– La lumière est une forme d’énergie électromagnétique, également appelée rayonnement électromagnétique

– Comme les autres énergies électromagnétiques, la lumière progresse par ondes rythmiques

– La longueur d’onde est la distance entre les crêtes d’ondes

– La longueur d’onde détermine le type d’énergie électromagnétique

– Spectre électromagnétique est l’ensemble de la gamme d’énergie électromagnétique ou un rayonnement.

– La lumière visible est constituée de longueurs d’onde (y compris ceux qui conduisent la photosynthèse) qui produisent des couleurs que nous pouvons voir.

– La lumière se comporte aussi comme si elle était constituée de petites particules appelées photons.

Les pigments photosynthétiques

Les pigments sont des substances qui absorbent la lumière visible. Différents pigments absorbent des longueurs d’onde différentes Longueurs d’onde qui ne sont pas absorbés sont réfléchies ou transmises Les feuilles sont vertes parce que la chlorophylle reflète et transmet la lumière verte. Un spectrophotomètre mesure la capacité d’un pigment à absorber différentes longueurs d’onde. Cette machine envoie la lumière à travers des pigments et mesure la fraction de lumière transmise à chaque longueur d’onde.

spectrophotomètre

Un spectre d’absorption est un graphique représentant une lumière de longueur d’onde par rapport à un pigment absorption. Le spectre d’absorption de la chlorophylle suggère que, la lumière bleu-violet et rouge, fonctionnent le mieux, pour la photosynthèse. Un spectre d’action, les profils de l’efficacité relative des différentes longueurs d’onde de rayonnement dans la conduite d’un processus. Le spectre d’action de la photosynthèse a été démontrée en 1883 par Theodor W.Engelmann. Dans son expérience il a exposé les différents segments d’algues filamenteuses à différentes longueurs d’onde. Les champs favorables à la photosynthèse produisent de l’O2 en excès. Il a utilisé la longueur d’onde de bactéries aérobies groupés le long des algues en tant que mesure de la production en O2.

La chlorophylle est un des principaux pigments de photosynthèse. Les pigments accessoires tels que la chlorophylle b permettent d’élargir le spectre utilisé pour la photosynthèse. Les pigments accessoires appelés caroténoïdes absorbent la lumière excessive qui nuirait à la chlorophylle b.

Structure de pigments chlorophylle a et b

Excitation de la chlorophylle par la lumière
Excitation de la chlorophylle. Lorsque qu’un pigment absorbe la lumière, il passe d’un état fondamental à un état excité, qui est instable. Lorsque les électrons excités retombent à l’état du sol, les photons sont libérés, une rémanence appelé fluorescence. Si illuminée une solution isolée de chlorophylle sera fluorescente, donnant de la lumière et de la chaleur.

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Chapitre 4 : transcription

Dr ABDOLMOHAMMADI AKBAR — Thu, 19 Mar 2020 09:56:12 +0000

Le dogme central de la biologie moléculaire

Le dogme central est la séquence classique d’événements:
L’ADN produit un ARN par transcription et l’ARN produit des protéines (protéines structurales et enzymes) par traduction.
Transcription: production de l’ARN (en prenant l’information de l’ADN et copier les informations (forme de transition) ARN qui est instable.
Traduction: est le fait de synthétiser une protéine à partir de l’information contenue dans l’ARN.

Contre dogme central:
– Les enzymes peuvent être aussi certaines formes d’ARN.
-A présent nous pouvons prendre de l’ARN et produire de l’ADN à partir de cela.
-Il y a des enzymes qui peuvent produire de l’ARN à partir d’ARN.
Nous allons commencer par transcription chez les procaryotes. La transcription chez les procaryotes produit un ARN qui va coder pour plus d’une protéine. La transcription commence au niveau du promoteur pour faire de l’ARN selon la même direction que l’ADN polymérase dans le sens (5 ‘→ 3′). L’ARN polymérase qui reconnaît le promoteur fait de la transcription (le promoteur est défini comme le site lié par l’ARN polymerase et où commence la transcription).

Il ya deux parties dans un promoteur: ils sont ainsi appelés séquences -10 et -35. Ces séquences -10 et -35 se réfèrent à la distance en paires de bases de la première base d’ADN qui est copié en RNA. Ces séquences sont très caractéristiques de tous les gènes.
La séquence -35 est reconnue par une protéine (une famille de protéines cibles) tels que les facteurs sigma qui sont des protéines régulatrices. Les ARN polymérases bactériennes sont formés par quatre sous-unités différentes (deux copies de grandes sous-unités appelées α et β et copies de β ‘) ⇒ α2ββ’.
α2ββ ‘est l’holoenzyme et le facteur σ est une sous-unité régulatrice qui intervient dans de nombreuses variétés. Il existe de nombreux facteurs σ, l’essentiel avec σ est qu’ils sont spécifiques à des promoteurs, exemples:
1) Choc thermique

2) Sporulation
Il existe de nombreux facteurs qui sont spécifiques à des promoteurs particuliers.

Les différences entre l’ADN et de l’ARN:

1) 2 ‘OH est spécial pour l’ARN
L’ADN est désoxy. Ce groupe OH rend les ARN instables et vulnérables vis-à-vis des enzymes ou des bases ou des différents types de conditions biophysiques. Ainsi, l’ARN a été conçu pour être instable. Pourquoi l’ARN doit être instable (les premières formes de vie utilisaient l’ARN comme matériel génétique). Pourquoi nous utilisons une molécule instable? c’est probablement pour le contrôle de l’expression génique.
2) l’uracyle au lieu de la thymidine
3) aucune amorce nécessaire à la synthèse de l’ARN à partir d’ARN

4) synthétisé en 5 ‘→ 3′ (la chimie impliquée est identique à l’ADN polymerase): Initiation-allongement- terminaison
Étape 1: complexe promoteur fermé
Étape 2: formation de complexe ouvert de promoteur qui est de 17 paires de bases (normalement il ya 10 paires de bases par tour de l’hélice) donc 17 est presque deux tours de l’hélice dans cette situation, l’ARN polymérase commence à synthétiser de l’ARN.

Comment pouvons-nous le confirmer? par empreinte génétique….

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Chapitre 3: Les enzymes

Dr ABDOLMOHAMMADI AKBAR — Thu, 19 Mar 2020 09:53:26 +0000

Les enzymes (« dans la levure») sont des catalyseurs de réactions chimiques des systèmes biologiques. La plupart des enzymes sont des protéines et ils utilisent souvent des ions métalliques ou des groupes prosthétiques comme les vitamines qui vont aider à la catalyse.

Beaucoup de troubles génétiques héréditaires résultent d’une défectuosité ou même une absence totale d’une enzyme particulière, ou une activité excessive d’une enzyme. La mesure de l’activité des enzymes dans les fluides corporels est importante dans le diagnostic de divers pathologies. De plus de nombreux médicaments agissent en modifiant les activités des enzymes. Et les enzymes sont des outils pratiques en laboratoire.

Les enzymes accélèrent les taux de réactions biochimiques. Le site actif d’une enzyme est généralement une fente ou poche dans laquelle se déroule la réaction. Une molécule qui se lie au site actif et qui est sollicité par l’enzyme est appelée un substrat. Une simple équation pour une réaction catalysée par une enzyme peut s’écrire:

E + S ↔ES ↔ EP ↔ E + P

Où E est l’enzyme, le substrat S est, P est produit

Les enzymes ne changent pas l’équilibre de la réaction, mais ils modifient la vitesse en avant ou en arrière des réactions. Les enzymes restent inchangés après la réaction.
Quelques exemples d’enzymes catalysent les taux d’avancements:
Anhydrase carbonique 10000000 X,
Thriose phosphate isomérase 1000000000 X,
Carboxypeptidase A 1000000000000 X
En comparaison de la réaction non catalysée versus catalysée, l’énergie d’activation est plus faible lorsque la réaction est catalysée par une enzyme.
Une idée sur le fonctionnement des enzymes est que ces derniers se fixent à l’état de transition mieux avec le substrat ou le produit stabilisant ainsi l’état de transition.
Cette réaction commence par un substrat ayant une valeur de force énergétique et qui se dirige vers une barrière (appelée l’état de transition) qui va descendre pour former le produit. Lors de la réaction, le produit est à une énergie de force inférieure : c’est une réaction spontanée mais qui peut-être très lente comme beaucoup de réactions en biologie. C’est pourquoi nous avons besoin d’enzymes pour accélérer ces réactions.
Nous savons que les enzymes réduisent l’énergie des états de transition et nous allons voir comment les enzymes peuvent agir. La constante d’équilibre d’une réaction n’est que le rapport du produit sur son substrat: K = produit / substrat

Mécanismes d’action des enzymes

Les enzymes accélèrent la réaction métabolique en abaissant les barrières d’énergie.
– Un catalyseur est un agent chimique qui accélère une réaction sans être consommé par la réaction. Une enzyme est une protéine catalytique
L’hydrolyse du saccharose par l’enzyme sucrase est un exemple d’une réaction catalysée par une enzyme:
C’est une réaction spontanée dans le sens que nous pourrions mélanger du saccharose dans de l’eau afin de voir la décomposition de ses composants. Mais il faut attendre très longtemps (la réaction spontanée) n’est pas une réaction rapide. Nous ajoutons alors des enzyme et ainsi nous pouvons rapidement (probablement en secondes) voir la décomposition. La réaction est accélérée par les enzymes. Ces derniers sont très spécifiques, par exemple en cas d’incubation de la sucrase avec d’autres disaccharides tels que le maltose, elle ne va pas être capable de cliver le maltose en sa composante sucres! et ceci est un autre aspect des enzymes, ils sont très bien spécifiques.

La barrière d’énergie d’activation

Chaque réaction chimique entre les molécules implique la rupture d’une liaison et la formation d’une autre liaison.
L’énergie initiale nécessaire pour démarrer une réaction chimique est appelée l’énergie de la force de l’activation ou l’énergie d’activation (EA).
L’énergie d’activation est souvent fournie sous la forme de chaleur environnante.
Comment les enzymes abaissent la barrière EA :
– Les enzymes catalysent les réactions en abaissant la barrière énergétique.
– les enzymes n’affectent pas la variation de l’énergie de la force (à la place, ils se accélèrent des réactions qui pourraient éventuellement se produire.

Spécificité enzymes/ substrats
– L’enzyme se lie à son substrat et forme ainsi un complexe enzyme-substrat
– Le site actif est la région de l’enzyme sur laquelle substrat se lie.
– la fixation du substrat induit sur l’enzyme l’ajustement des groupes chimiques du site actif dans des positions qui améliorent leur capacité à catalyser la réaction.
En général les enzymes sont vraiment d’énormes molécules et leur site actif est généralement petit par rapport à la structure globale de l’enzyme de manière à créer l’architecture qui est nécessaire pour placer des acides aminés individuels à partir du polypeptide segmenté au bon endroit dans l’espace 3D dans le site actif de sorte que les substrats peuvent s’y fixer et la réaction peut se produire. Et il faut donc tout ce supplément de protéines pour créer la structure qui est essentielle pour assurer que la réaction ait lieu.

Catalyse dans le site actif de l’enzyme
Dans une réaction enzymatique, sous les substrat se lie au site actif de l’enzyme.
Le site actif peut réduire la barrière EA
– en orientant correctement substrats
– en maintenant les lies avec le substrat.
-en fournissant un micro-environnement favorable
– en formant des liens covalentes avec le substrat

L’énergie de liaison contribue à la catalyse de multiples façons:
– Réduction de l’entropie
– Désintégration du substrat
– Ajustement Induite

Réactions exergoniques vs réactions endergoniques

Les réactions exergoniques rejettent de l’énergie dans le système. Ces sont des réactions spontannées.

Les réactions endergoniques quant à elles absorbent de l’énergie à partir du système. Ce sont des réactions non spontanées.
Le travail de l’ATP cellulaire est de procéder à des de couplages de réactions exergoniques avec des réactions endergoniques.
Une cellule a plusieurs types d’activités:
– Chimique
– Transport
– Mécanique
Pour ce faire des cellules doivent gérer les ressources d’énergie par couplage de l’énergie. L’utilisation d’un processus exergonic pour mener à bien une réaction endergonique.
La source principale d’énergie dans la cellule est médiée par l’ATP.
La structure et l’hydrolyse

Most energy coupling in cell is mediated by ATP.

La structure et l’hydrolyse

ATP (adénosine triphosphate) est la navette de l’énergie de la cellule.
ATP est composé de ribose (un sucre);;;;;;;;;;;;;;; (une base azotée) et trois groupes phosphate.
Les bandes entre les groupes phosphate de la queue de l’ATP peuvent être rompues par hydrolyse.

L’énergie est libérée à partir de l’ATP alors que la bande de phosphate terminal est en panne.
Cette libération d’énergie provient de la transformation chimique à un état d’énergie inférieur libre: pas de bandes de phosphate eux-mêmes.

Les trois types de travaux cellulaire (mécanique, le transport et chimique) sont alimentés par l’hydrolyse de l’ATP.

Dans la cellule, l’énergie provenant de la réaction d’hydrolyse de l’ATP exergonique peut être utilisé pour entraîner une réaction endergonique.
Dans l’ensemble, les réactions couplées sont exergoniques.
ATP entraîne des réactions endergoniques par phosphorylation : transfert d’un groupe phosphate à une autre molécule, telle qu’un réactif. =>La molécule du destinataire est maintenant phosphorylée.

La régénération de l’ATP
L’ATP est une ressource renouvelable qui est régénérée par addition d’un groupe phosphate à l’adénosine diphosphate (ADP).
L’énergie de phosphoryler l’ADP;;;;;;;;; provient des réactions cataboliques dans la cellule.
L’énergie potentielle chimique regroupé temporairement en ATP va permettre la majeure partie de l’activité cellulaire.

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Chapitre 2 : La réplication de l’ADN

Dr ABDOLMOHAMMADI AKBAR — Thu, 19 Mar 2020 09:46:19 +0000

Définition

La réplication de l’ADN est l’un des principaux mécanismes du cycle cellulaire. C’ est un processus biologique très régulé au cours duquel sont mises en place des mécanismes de réparation pour assurer l’intégrité du génome.

La phase S ou phase de réplication suit la phase G1 pendant laquelle la cellule a synthétisé tous les éléments nécessaires à cette réplication. La duplication de l’ADN dure environ 8 heures.

Acteurs de la réplication

2.1. Brin matrice

La double hélice d’ADN est séparée en 2 brins d’ADN parents. Chaque brin sert alors de matrice pour la synthèse d’un nouveau brin ou brin fils.

La réplication produit ainsi 2 molécules hybrides formées d’un brin parent et d’un brin fils: la réplication est semi conservatrice.

2.2. Nucléotides

Nucléotides: dATP, dCTP, dTTP apportant à la fois :
- le substrat : le nucléoside monophosphate,
- l’énergie pour relier les nucléotides entre eux.

2.3. Enzymes

Il existe plusieurs ADN polymérases selon leur activité réplicative :

alpha : début de la réplication
delta : réplication du génome nucléaire
gamma : réplication du génome mitochondrial
beta : réparation de l’ADN
epsilon : réplication des télomères

D’autres protéines sont également nécessaires lors de la réplication

Mécanisme de la réplication

3.1. Origines de réplication

Chez les eucaryotes, la réplication est initiée à plusieurs origines de réplication appelées OriC, contrairement aux procaryotes chez qui il n’existe qu’une seule origine de replication.

Les cellules eucaryotes doivent répliquer à chaque cycle cellulaire la totalité de leur génome. Afin de réaliser ce processus en un temps record, l’initiation de la réplication au cours de la phase S du cycle cellulaire se fait au niveau de plusieurs OriC ou « origines de réplication » le long du chromosome (environ 10000) dans des unités de réplications indépendantes appelées réplicons (30 à 300 pb).

Chez les Eucaryotes, les origines de réplication les mieux caractérisées sont celles de la levure. Elles sont nommées ARS pour Autonomously Replicating Sequence. Ces régions ARS, riches en AT, possèdent des sites de fixation pour les complexes ORC.

Ensuite seront recrutées d’autres protéines capables de dérouler la double hélice d’ADN (par activation des hélicases).

3.2. Activation des origines de réplication

3.2.1. Formation du complexe de pré-réplication

Les origines de réplication sont reconnues par des complexes protéiques « ORC » (Complexe de Reconnaissance de l’Origine) formées de six sous-unités dont chacune se fixe sur chaque origine de réplication.

Suite à cette fixation, deux autres facteurs protéiques, Cdc6/Cdc18 et Cdt1, rejoignent le premier complexe pour le recrutement de six complexes protéiques Mcm2-7 (Mcm2, 3, 5, 6, 7, 8).

3.2.2. Activation du complexe pré-RC

Activation des CDK
phosphorylation/ activation des protéines dont les hélicases Mcm2-7
hélicases déroulent la double hélice d’ADN et séparent les 2 brins

Le déroulement de l’ADN et la séparation des 2 brins font apparaître des régions d’ADN simple brin, stabilisées par des protéines RPA (protéines de réplications A), accessibles aux enzymes et protéines nécessaires à la réplication.

4.recrutement des ADN polymérases et autres protéines

3.3. Les ADN polymérases

Les ADN polymérases (ou désoxynucléotidyl-transférase) sont les enzymes responsables de la polymérisation des nucléotides lors de la réplication de l’ADN. Les ADN polymérases procaryotes sont de 3 types (I, II et III) et les ADN polymérases eucaryotes de 5 types (α, β, δ, ε et γ).

3.3.1 L’ADN polymérase α

L’ADNpol α – primase synthétise l’amorce (= primer) qui est un court segment d’ARN (10 paires de bases). Ces courts fragments d’ARN sont ensuite allongés par un fragment d’ADN adjacent de 20 à 40 nucléotides de long. Une amorce ARN-ADN est ainsi créée.

3.3.2. L’ADN polymérase δ

La synthèse de l’ADN se fait toujours dans le sens 5’ vers 3’, ceci nécessite donc la présence d’un brin précoce (ou primaire) qui est le brin lu dans le sens de la fourche et d’un brin tardif (ou secondaire) qui est le brin lu dans le sens inverse de la fourche et qui est dit brin discontinu. On parle ainsi de réplication semi-discontinue.

Un complexe RF-C/PCNA (facteur de réplication C-antigène nucléaire de prolifération cellulaire) se fixe sur l’extrémité 3’OH de cette amorce ARN/ADN néosynthétisée, dissocie l’ADN polymérase α de la matrice d’ADN, laissant la place à l’ADN polymérase δ qui reconnaît le complexe RFC/ PCNA et sera responsable de la synthèse du brin continu.

Sur le brin à synthèse discontinue, l’ADN polymérase α-primase préalablement dissociée remet en route la synthèse d’une nouvelle amorce d’ARN/ADN. Sur ce brin d’ADN 5′ → 3′, l’enzyme synthétise de multiples petits fragments d’ADN à la suite des amorce, ce sont les « fragments d’Okazaki » (long d’environ 1000 à 5000 nucléotides).

Au fur et à mesure de la progression de la fourche de réplication :

des hélicases déroulent la double hélice d’ADN,
des topo- isomérases diminuent les torsions de l’ADN en amont de ces fourches.

3.3.3. L’ADN ligase

Elle reconstitue la liaison phosphoester entre le carbone 3′-OH et le phosphate-5′ de deux nucléotides voisins sur un brin de DNA.

Elle intervient aussi dans de nombreux processus de réparation de l’ADN.

3.4 Les enzymes topo-isomérases

Type I

– réalise une coupure sur l’un des brins de l’ADN.

– transitoire

– relâche la torsion.

– pas d’ATP nécessaire.

Type I I

– réalise une coupure sur les deux brins de l’ADN.

– ATP nécessaire.

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