Generalites sur les proteines

GENERALITES SUR LES PROTEINES

Définition 

Les protéines sont des macromolécules biologiques formées d’une ou de plusieurs chaînes polypeptidiques. Chacune de ces chaînes est constituée de l’enchaînement d’acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques [2]. Les protéines  assurent une multitude de fonctions au sein de l’organisme parmi lesquelles :
▪ Maintien de l’intégrité structurel au sein du cytosquelette ou des tissus (actine, collagène…).
▪ Transport (albumine, canaux membranaires).
▪ Défense immunitaire (immunoglobulines).
▪ Transmission de signaux cellulaires (récepteurs membranaires).
▪ Hémostase (facteurs de coagulation).
▪ Enzymatique en catalysant les réactions chimiques de synthèse et de dégradation nécessaires au métabolisme de la cellule [3].

Structure

Une protéine est un polypeptide constitué d’acides aminés liés par des liaisons peptidiques, mais en réalité, dans des conditions physico-chimiques données, cette protéine se replie et adopte une conformation tridimensionnelle compacte et spécifique [2, 4]. Pour décrire ces structures complexes, plusieurs niveaux ont été définis.

Structure primaire
La structure primaire d’une protéine correspond à l’enchaînement des acides aminés liés par des liaisons peptidiques. Cette chaîne peptidique est de taille très variable allant de l’association de 30 à 30000 acides aminés [2-4].

Structure secondaire
On appelle structure secondaire la chaîne peptidique présentant une structure périodique stable maintenue par des liaisons hydrogène entre des acides aminés non voisins. En effet, du fait du grand nombre de liaisons hydrogène qui les constituent, ces structures sont plus stables et sont largement favorisées dans les structures protéiques. Plusieurs types de structure secondaire ont été décrits, les plus retrouvés sont :
▪ Hélice α : formée par l’enroulement régulier du squelette peptidique de façon hélicoïdale avec 3,6 acides aminés par boucle, elle est stabilisée par des liaisons hydrogène entre des acides aminés relativement proches (séparés par 3 ou 4 acides aminés).
▪ Feuillet β : constitué de brins β reliés latéralement par au moins deux ou trois liaisons hydrogène entre des atomes du squelette carboné de la chaine polypeptidique pour former un plan plissé (figure 1) [2-4].

Structure tertiaire
La structure tertiaire correspond au repliement tridimensionnel de la protéine. Elle est stabilisée par tout un ensemble d’interactions faibles telles que des liaisons hydrogène ou des interactions de Van-der-Waals, des interactions hydrophobes, des interactions électrostatiques entre un groupement cationique et un groupement anionique des chaînes latérales, ou encore par formation covalente de ponts disulfures entre deux groupements cystéines (figure 1) [2-4].

Structure quaternaire
La structure quaternaire décrit le complexe résultant de l’assemblage de plusieurs protéines entre elles (appelées dans ce cas sous-unités protéiques), ou avec des lipides, des glucides ou des métaux (Fer, Cuivre, Zinc…) pour former un complexe protéique unique actif dans l’organisme. Cette structure est stabilisée par des liaisons non-covalentes telles que des liaisons hydrogène, des liaisons ioniques, ou des interactions hydrophobes faibles entre les résidus présents à la surface des polypeptides constituant la molécule [2-4]. Comme exemple de structure quaternaire d’une protéine, nous avons l’hémoglobine, en effet, c’est une protéine constituée de 2 sous-unités α et 2 sous-unités β, ainsi que quatre molécules d’hème (Fer + noyau porphyrine) (figure 1).

Propriétés physico-chimiques

Poids moléculaire

C’est une caractéristique fondamentale de chaque protéine, généralement exprimée en daltons (Da ou kDa). Le poids moléculaire des protéines est très variable pouvant aller de quelques milliers à 1 million voire plus [5].

pH et charge 

Les protéines sont des molécules porteuses de charges au pH physiologique à cause des charges sur les groupements C et N terminaux et sur les groupements fonctionnels des carbones α des acides aminés polaires. Cette charge varie avec le pH : en milieu acide, les protéines s’ionisent comme des bases et sont chargées positivement. En milieu alcalin, elles forment des anions ; ce sont des amphotères. Il existe un point de pH pour lequel les charges + et -sont équivalentes, la charge nette étant donc nulle ; c’est le point isoélectrique, ou pHi, de la protéine qui alors ne se déplace plus dans un champ électrique [3, 5].

Solubilité

La solubilité de la protéine est sa capacité à se dissoudre dans l’eau pour former un mélange homogène. Deux phénomènes peuvent influencer la solubilité des protéines en solution aqueuse.

La charge
Si les protéines sont électriquement chargées de la même façon, elles auront tendance à se repousser, donc à ne pas s’agréger. Au contraire, si elles sont électriquement neutres, cette répulsion disparaît, et l’agrégation devient possible.

On peut utiliser ce phénomène soit en jouant sur le pH de la solution ou sa concentration en électrolytes. Dans les deux cas, les protéines dans la solution ne précipiteront pas toutes en même temps puisque leurs points isoélectriques ne sont pas identiques [3, 5].

La conformation
A leur état natif, les groupes latéraux des acides aminés composant la protéine leur permettent d’être solubles en milieu aqueux. En effet, les chaines latérales chargées (glu, asp, lys, arg. etc.) forment des ponts hydrogène avec l’eau et sont souvent dirigées vers l’extérieur de la molécule maximisant leur contact avec le milieu aqueux, au contraire, les acides aminés possédant des chaines latérales hydrophobes (phe, trp, tyr) sont généralement camouflés à l’intérieur de la molécule [6].

Mobilité

Les protéines soumises à un champ électrique se déplacent suivant leur charge et leur taille, cette mobilité permet de séparer les mélanges de protéines. En effet, quel que soit le point de départ de la protéine soumise à un champ électrique, elle se trouvera focalisée et concentrée à son pHi. La mobilité des protéines dépend de plusieurs facteurs :
▪ Charge électrique nette, celle-ci dépend de la différence entre le pH du milieu et le pI de chacune des particules.
▪ Intensité du champ électrique.
▪ Température.
▪ Taille et géométrie de la molécule (forces de frottement).
▪ Viscosité du tampon [3-6].

Stabilité
Les protéines sont des molécules sensibles à leur environnement et peuvent être facilement dénaturées. Une protéine est dénaturée lorsque sa conformation tridimensionnelle spécifique est changée sans atteinte de sa structure primaire. La dénaturation peut être réversible ou irréversible, et entraîne une perte totale ou partielle de l’activité biologique. Les agents de dénaturation sont nombreux :
▪ Agents physiques : température, radiations, pH.
▪ Agents chimiques : solution d’urée qui forme de nouvelles liaisons hydrogène dans la protéine, solvants organiques, détergents [3-6]

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIÈRE PARTIE : RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES
I. GENERALITES SUR LES PROTEINES
1. Définition
2. Structure
3. Propriétés physico-chimiques
3.1. Poids moléculaire
3.2. pH et charge
3.3. Solubilité
3.4. Mobilité
3.5. Stabilité
4. Métabolisme des protéines
4.1. Biosynthèse
4.2. Catabolisme
II. CLASSIFICATION DES PROTEINES SERIQUES
1. Albumine
2. α-Globulines
3. β-Globulines
4. γ-Globulines
III. METHODES D’ETUDE DES PROTEINES SERIQUES
1. Dosage des protéines totales
2. Séparation des protéines sériques par chromatographie
3. Électrophorèse des protéines sériques
4. Spectrométrie de masse
IV. VALEURS USUELLES DES PROTEINES SERIQUES
1. Protéines totales
2. Différentes fractions protéiques
V. PRINCIPAUX PROFILS ELECTROPHORETIQUES DES PROTEINES
1. Profil normal
2. Inflammation aiguë
3. Inflammation chronique
4. Syndrome néphrotique
5. Cirrhose hépatique « bloc bêta-gamma »
6. Hypogammaglobulinémie
7. Gammapathie monoclonale
8. Hypergammaglobulinémie polyclonale
DEUXIÈME PARTIE : TRAVAIL EXPÉRIMENTAL
I. MATERIELS ET MÉTHODES
1. Cadre d’étude
2. Type et période d’étude
3. Population d’étude
3.1. Critères d’inclusion
3.2. Critères de non inclusion
4. Paramètres étudiés
4.1. Paramètres socio-démographiques
4.2. Paramètres biologiques
5. Méthodes
5.1. Prélèvement
5.2 Dosage des protéines totales
5.3. Électrophorèse des protéines sériques
6. Exploitation statistique
II. RESULTATS
1. Caractéristiques générales de la population d’étude
2. Répartition des patients selon l’âge
3. Répartition des patients selon le sexe
4. Répartition des patients selon les services prescripteurs de l’analyse
5. Répartition des patients selon le type de profil électrophorétique
6. Résultats des protéines totales et des différentes fractions protéiques chez la population étudiée
7. Evaluation des protéines totales et des différentes fractions protéiques chez les patients avec un profil normal
8. Evaluation des protéines totales et des différentes fractions protéiques dans les différents types de profils pathologiques
III. DISCUSSION
CONCLUSION
RÉFÉRENCES

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