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Les différentes branches de la biologie cellulaire

 Les différentes branches de la biologie cellulaire



Cytochimie

La cytochimie est née de la convergence des méthodes et des disciplines consacrées à l’analyse chimique et physico-chimique de la matière vivante.
Parmi les découvertes importantes de la biochimie, figurent d’abord celles de Fisher et Hofmeister qui, en 1902, découvrirent qu’une protéine est constituée d’acides aminés joints par liaison peptidique.

Des études antérieures de Mesher (1869) et Kossel (1891), constituent une contribution tout aussi importante à la biologie cellulaire. Ces deux auteurs purent, en effet, à partir de différents types cellulaires, isoler les acides nucléiques dont le rôle primordial dans les phénomènes de l’hérédité.

Un autre grand progrès fut réalisé lorsqu’Ostwald introduisit dans la pensée biologique la notion d’activité catalytique et qu’il découvrit que les enzymes sont les entités moléculaires utilisées par la cellule pour réaliser les divers types de transformations énergétiques nécessaires au maintien des activités vitales.

Biologie moléculaire 

La biologie moléculaire est une discipline dont l'objet est la compréhension des mécanismes de fonctionnement de la cellule au niveau moléculaire.
Le terme « biologie moléculaire » désigne également l'ensemble des techniques de manipulations d'acides  nucléiques (ADN, ARN).
Parmi les réalisations spectaculaires de la biologie moléculaire :


 La découverte que la séquence exacte des acides aminés et l’arrangement tridimensionnel de la chaîne polypeptidique dans la structure d’une molécule protéique vont de pair avec les propriétés biologiques définies d’une protéine, 


 L’étude des sites actifs dans différentes enzymes ; 

 Le modèle moléculaire de l’ADN proposé par Watson et Crick en 1953 ; 

  Biologie Cellulaire Moderne

La biologie cellulaire moderne aborde les problèmes de la cellule à tous les niveaux de son organisation depuis les structures moléculaires.
La Biologie Cellulaire moderne : discipline à la fois descriptive et expérimentale, sa préoccupation majeure est de comprendre les relations existant entre les structures cellulaires et les fonctions biologiques.


 La Génomique


Elle étudie le fonctionnement d'un organisme, d'un organe, d'un cancer, etc. à l'échelle du génome, et non plus limitée à celle d'un seul gène.
La génomique se divise en deux branches :
La génomique structurale, qui se charge du séquençage du génome entier ; Cette branche de la génomique regroupe toutes les analyses de la structure des génomes (Ici « structure » est entendu au sens « organisation des génomes ») ; Les méthodes concernées sont donc le séquençage des génomes, l'identification des gènes, des séquences régulatrices, des séquences répétées, etc..

La génomique fonctionnelle, qui vise à déterminer la fonction et l'expression des gènes séquencés en caractérisant le transcriptôme et le protéôme.

La transcriptômique

Elle étudie le fonctionnement d'un organisme, d'un organe, d'un cancer, etc. à l'échelle du transcriptôme. Le transcriptôme est l'ensemble des ARN messager (molécules servant de matrice pour la synthèse des protéines) issu de l'expression d'une partie du génome, d'un tissu cellulaire ou d'un type de cellule. La caractérisation et la quantification du transcriptôme dans un tissu donné et dans des conditions données permettent d'identifier les gènes actifs, de déterminer les mécanismes de régulation d'expression des gènes et de définir les réseaux d'expression des gènes.

 La Protéômique

Elle étudie le fonctionnement d'un organisme, d'un organe, d'un cancer, etc. à l'échelle du  protéôme. Le protéôme est l'ensemble des protéines exprimées dans une cellule, une partie d'une cellule (membranes, organites) ou un groupe de cellules (organe, organisme ou groupe d'organismes) dans des conditions données et à un moment donné.

Alors que les gènes codent des instructions, les protéines les exécutent pour assurer le fonctionnement cellulaire.

Le protéôme est de nature dynamique : à la différence du génome qui est plus ou moins stable dans les cellules d'un organisme, le protéôme varie temporellement et spatialement.
La taille et la complexité du protéôme est plus importante que celle du génome car un gène peut coder plusieurs protéines. Ceci est dû à des modifications de la maturation des ARNm (voir cours plus loin sur la transcription), mais aussi à des modifications post-traductionnelles des protéines comme les phosphorylations et les glycosylations.

L'étude du protéôme, la protéômique, permet une meilleure compréhension du fonctionnement cellulaire à partir de l'expression protéique dans un contexte global.
L’une des applications de la protéômique est la découverte de bio marqueur spécifique d’un cancer donné.
Exemple : Le PSA (Prostat Spécifique Antigène) : est un marqueur du cancer de la prostate. Lorsque la valeur du PSA dans le sang est supérieure à 4ng, on peut soupçonner un début de cancer.

  La Biotechnologie :

Une des applications des connaissances acquises en biologie cellulaire.
La biotechnologie est une science pluridisciplinaire. Elle utilise la matière vivante pour dégrader, synthétiser et produire des matériaux (bioconversions-biosynthèses), en vue d’une activité agronomique ou industrielle.
Exemple : synthèse industriel de l’insuline (hormone qui régule le glucose sanguin, utilisée dans le traitement du diabète)

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