protéine

Substance organique résultant de la polymérisation de très nombreux acides aminés.

n. f. (gr. protos, premier).

syn. : protide.

Voir : acide aminéplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigacide aminé

Molécule organique possédant une fonction amine (NH2) et une fonction acide (COOH) portées par le même atome de carbone., matière organiqueplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigmatière organique

Matière synthétisée par les êtres vivants., polymérisationplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigpolymérisation

Réaction chimique au cours de laquelle de petites molécules, de même nature ou non, sont liées entre elles, formant alors une grosse molécule..

Informations complémentaires

Structure des protéines

On parle de protéine lorsque la chaîne contient au moins 50 acides aminés et de peptide pour des polymères de taille moindre. La distinction est assez arbitraire. Une protéine est souvent constituée de plusieurs peptides (polypeptides).

En dehors des acides aminés, la composition d’une protéine peut inclure des substances non azotées diverses : glucides, lipides, pigments, etc.

Dans une protéine, on distingue plusieurs types de structures :

primaire : séquence linéaire d’acides aminés des chaînes polypeptidiques, les acides aminés étant liés entre eux par des liaisons dites peptidiques, toutes identiques ;
secondaire : agencement d’une chaîne en forme de tire-bouchon (hélice) ou son repliement dans un plan (feuillet) ;
tertiaire : disposition de la chaîne dans l’espace selon trois directions ;
quaternaire : dans le cas d’une protéine formée de plusieurs chaînes, c’est leur agencement les unes par rapport aux autres.

Par ailleurs, on distingue des protéines fibreuses (collagène, kératine, etc.), que l’on trouve dans les tissus de soutien animaux, et des protéines globulaires ayant souvent une forte activité biologique (hormones, enzymes, etc.).

Voir : collagèneplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigcollagène

Protéine fibreuse présente dans les tissus de soutien de tous les animaux., enzymeplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigenzyme

Catalyseur biologique de nature protéique, produit par les cellules de tout organisme, accélérant les réactions biochimiques du métabolisme., glucideplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigglucide

Ensemble de sucres simples comme le glucose (ose), et de sucres faits de plusieurs molécules de sucres simples, comme l’amidon et le glycogène (osides), de formule générale Cn (H2O)m., hormoneplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bighormone

Substance sécrétée par une glande ou un tissu d’un organisme animal ou végétal, transportée par le milieu intérieur et susceptible de modifier l’activité de cellules électivement sensibles., kératineplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigkératine

Protéine fibreuse qui compose l’essentiel de la matière des poils, plumes, cornes, ongles, et becs., liaison peptidiqueplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigliaison peptidique

Liaison covalente entre un groupement amine (NH2) d’un acide aminé et le groupement carboxyle (COOH) d’un autre acide aminé., lipideplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_biglipide

Corps gras produit par les organismes vivants, se rencontrant principalement sous forme d’huile, de graisse ou de cire., pigmentplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigpigment

Substance colorée de nature organique ou non., polymèreplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigpolymère

Molécule de grande taille (macromolécule) formée de l’enchaînement répétitif d’un grand nombre d’unités, elles-mêmes constituées de molécules identiques ou différentes, qualifiées de monomères., polypeptideplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigpolypeptide

Ensemble de quelques dizaines d’acides aminés reliés entre eux par des liaisons chimiques dites peptidiques..

Fig. : Différents niveaux structuraux des protéines.

Fonction des protéines

Les propriétés et la fonctionnalité d’une protéine dépendent de la nature des séquences en acides aminés et de sa structure spatiale.

Les différentes fonctions des protéines

Sommairement, les fonctions cellulaires des protéines sont très diverses. On peut citer, sans ordre d’importance, les protéines :

de structure : dans le cas du cytosquelette, l’actine participe à l’organisation cellulaire. Dans le cas de la peau, le collagène est une protéine importante du tissu conjonctif ;
de transport : au niveau cellulaire, elles assurent échanges des différentes espèces chimiques (ions, élément chimique, molécules) entre l’intérieur et l’extérieur. À l’échelle des organismes, elles peuvent assurer le transport de différents éléments ; par exemple, l’hémoglobine transporte le dioxygène ;
régulatrices : de telles protéines modulent l’activité métabolique (hormone, comme l’insuline) ;
de catalyse des réactions biochimiques : c’est la fonction enzymatique ;
de signalisation : ces protéines (récepteurs membranaires) captent les signaux extérieurs, et assurent leur transmission dans la cellule ;
motrices : qui permettent aux cellules ou organismes de se mouvoir (actine et myosine des muscles). Voir ci-dessous ;
intervenant dans les défenses immunitaires : comme les anticorps ;
pigmentaires : comme la mélanine qui colore peau, cheveux et yeux.

Voir : anticorpsplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_biganticorps

Protéine élaborée par le système immunitaire d’un organisme, pou lutter contre une substance étrangère (antigène) introduite dans le milieu intérieur de cet organisme., catalyseplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigcatalyse

Accélération ou facilitation d’une réaction chimique par une substance particulière (catalyseur)., cytosqueletteplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigcytosquelette

Ensemble très complexe de structures moléculaires constituant l’architecture de la cellule et participant aux mouvements des organites et des chromosomes, ou de la cellule elle-même., dioxygèneplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigdioxygène

Corps simple, formé de l’association de deux atomes d’oxygène (O), gazeux dans les conditions de température et de pression régnant sur Terre., élément chimiqueplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigélément chimique

Les substances constituées datomes identiques, liés par des liaisons chimiques formant des molécules sont des corps simples., enzymeplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigenzyme

Catalyseur biologique de nature protéique, produit par les cellules de tout organisme, accélérant les réactions biochimiques du métabolisme., espèce chimiqueplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigespèce chimique

Terme générique désignant une molécule, un atome, un ion, ou encore, un radical., hormoneplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bighormone

Substance sécrétée par une glande ou un tissu d’un organisme animal ou végétal, transportée par le milieu intérieur et susceptible de modifier l’activité de cellules électivement sensibles., ionplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigion

Atome, molécule, ayant cédé ou acquis un ou plusieurs électrons., métabolismeplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigmétabolisme

Ensemble des réactions physico-chimiques fournissant aux organismes l’énergie et la matière organique nécessaires au fonctionnement cellulaire., moléculeplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigmolécule

Association d’un nombre fini d’atomes liés entre eux par des liaisons en général covalentes et parfois ioniques., système immunitaireplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigsystème immunitaire

Ensemble de moyens de défense d’un organisme contre toute intrusion, dans son milieu intérieur, de substances organiques étrangères ou d’organismes pathogènes (bactéries et virus)., tissuplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigtissu

Association de cellules différenciées ayant sensiblement la même forme, la même taille et remplissant la même fonction..

Protéine ayant plusieurs fonctions

Certaines protéines ont plusieurs fonctions. Un bon exemple est celui de l’actine. Elle a un rôle :

moteur : la contraction musculaire n’est possible que grâce à deux protéines, l’actine polymérisée qui se lie à une autre protéine, la myosine. Le rôle moteur de l’actine se manifeste aussi dans le cas de l’anneau contractile qui permet aux cellules filles produites après la mitose ou la méiose (cytodiérèse) ;
de maintien des liens entre cellules dans un tissu : ce lien est possible, en partie, grâce à l’association de microfilaments d’actine ;
de maintien de la forme des expansions des cellules épithéliales intestinales (microvillosités) ;
dans la mobilité de certains organismes unicellulaires avec formation de pseudopodes qui permettent aux cellules de s’allonger dans une direction donnée pour migrer ou saisir des proies.

Voir : cytodiérèseplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigcytodiérèse

Division du cytoplasme d’une cellule en deux cellules-filles, après la division de son noyau., méioseplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigméiose

Chez les végétaux comme chez les animaux, ensemble de deux divisions successives d’un noyau cellulaire permettant le passage de l’état 2n chromosomes à l’état n., mitoseplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigmitose

Division du noyau cellulaire donnant deux noyaux identiques (noyaux-fils)., proieplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigproie

Organisme vivant dont un animal (prédateur) s’empare pour s’en nourrir., pseudopodeplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigpseudopode

Un des prolongements cellulaires pouvant s’étirer et se rétracter, permettant ainsi à un organisme unicellulaire (amibe, par exemple) de se déplacer en rampant sur un support, dans une direction déterminée, et de capturer une proie., unicellulaireplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigunicellulaire

Entité biologique faite d’une seule cellule..

Synthèse des protéines

Le processus de mise en place des acides aminés successifs des polypeptides est un mécanisme séquentiel (traduction) qui succède à la transcription de l’ADN en ARN, elle-même étant un mécanisme séquentiel, le tout reposant sur le code génétique.

Seule une part minime (1 à 2 %) de l’ADN est traduite en protéines.

Voir : code génétiqueplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigcode génétique

Système de correspondance entre les séquences des nucléotides des ARN messagers (codons) et les acides aminés, permettant à l’information génétique d’un génome de s’exprimer., traduction de l’information génétiqueplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigtraduction de l'information génétique

Synthèse d’une chaîne polypeptidique par décodage de l’information génétique portée par un ARN présent dans le cytoplasme et venant du noyau (ARN dit messager)., transcriptionplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigtranscription

Synthèse d’ARN à partir d’ADN, l’ARN transférant l’information génétique du noyau au cytoplasme..

Réflexion développement durable

Réduction de la consommation de protéines animales

L’impact négatif sur la santé des régimes trop riches en viande est connu. La surconsommation protéique des Européens atteint souvent 200 % des besoins nutritionnels. De plus, la majorité de ces protéines est d’origine animale : lait, œuf, viande. L’objectif est donc double : réduire la consommation totale de protéines et passer d’un rapport entre protéines animales et protéines végétales de 2/1 à un rapport de 1/2.

Cet objectif est inclus dans le Pacte vert européen.

Voir : Pacte vertplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigPacte vert

Stratégie de croissance de l’Union européenne (adopté en 2020), prenant en compte les défis liés au changement climatique, à l’environnement, et à la biodiversité, pour transformer l’Union en une société plus saine, durable, équitable et prospère., régime alimentaireplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigrégime alimentaire

Nature et quantité des aliments consommés traditionnellement ou à la suite d’une recommandation médicale..

Protéines végétales

Pour les hétérotrophes l’apport en protéines dans l’alimentation est indispensable. Aussi bien pour les animaux d’élevage que pour les êtres humains, les protéines végétales peuvent répondre aux besoins, d’où l’importance des cultures protéagineuses (légumineuses, par exemple). Or, l’Union européenne importe près de 90% de ses besoins en protéines végétales, ce qui la soumet aux politiques commerciales des pays producteurs. Outre les questions politiques, ces besoins massifs en protéines végétales sont à l’origine de problèmes environnementaux. Pour un pays comme le Brésil, qui est le deuxième producteur de soja, ce commerce est à l’origine de 80 % de la déforestation du pays. De plus, pour la planète, le transport est une source importante d’émission de gaz à effet de serre.

Développer la culture des espèces protéagineuses permet de fixer naturellement l’azote atmosphérique et de limiter l’apport des nitrates par les engrais.

Afin de réduire la dépendance de la France au soja importé, en particulier du Brésil, et de la déforestation qui lui est liée, le gouvernement français et les filières agricoles se sont engagés, fin 2020, à prendre des mesures pour augmenter de 40 % en trois ans les surfaces consacrées à la culture de plantes riches en protéines (lentilles, colza, luzerne, en particulier).

Voir : azoteplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigazote

Élément chimique de symbole N, ou nom donné ordinairement au gaz (N2), corps simple dont les molécules sont constituées de deux atomes (diazote)., déforestationplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigdéforestation

Phénomène de régression durable des surfaces couvertes de forêts, d’origine anthropique ou naturelle., engraisplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigengrais

Matière mélangée aux sols pour leur conserver ou leur apporter des qualités (physiques ou chimiques) favorables à la croissance des plantes., gaz à effet de serreplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_biggaz à effet de serre

Constituant gazeux de l’atmosphère absorbant le rayonnement infrarouge émis par la surface de la Terre et le renvoyant vers elle (en grande partie), contribuant ainsi au réchauffement planétaire., hétérotropheplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bighétérotrophe

Être vivant élaborant sa propre matière organique à partir de celle d’autres organismes., nitrateplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bignitrate

Sel de l’acide nitrique (HNO3) ou ion nitrate (NO3-)..

Ingénierie des protéines et IA

De nombreuses recherches portent aujourd’hui sur la conception de molécules plus simples, plus stables que les protéines connues. Elles s’appuient sur l’IA pour tester virtuellement de multiples structures tridimentionnelles de protéines, en fonction de la séquence d’acides aminés qui les composent et donc de leur repliement moléculaire dans l’espace, afin de prédire les interactions de chaque configuration avec d’autres molécules.

Les résultats virtuels obtenus permettent d’évaluer si une protéine nouvellement conçue est biologiquement compatible, et surtout si elle conserve ses zones d’interaction avec ses récepteurs cellulaires cibles. De telles informations réduisent le nombre d’essais in vitro qui auraient été nécessaires sans modélisation préalable, d’où un gain de temps dans la mise au point de matériaux thérapeutiques ou cosmétiques.

Les premiers résultats d’essais cliniques avec des traitements conçus de cette façon commencent à être obtenus et ils sont encourageants.

Voir : intelligence artificielleplugin-autotooltip__small plugin-autotooltip__blue plugin-autotooltip_bigintelligence artificielle

Ensemble des théories et des techniques s’appuyant sur de puissants outils informatiques, qui permettent de réaliser des machines capables de simuler les processus cognitifs humains. .

Remarque linguistique et/ou historique

Origine du mot protéine

Les protéines ont été découvertes en 1835, par le chimiste Gerardus Johannes Mulder, mais le terme protéine ne fut créé qu’en 1838, avec la racine protos, «premier» ou «essentiel», pour signifier que les protéines sont quantitativement et qualitativement fondamentales dans la matière vivante.

Origine du mot protide

Le terme protide est créé en 1855, à partir du mot protéine, mais avec changement de la terminaison, lui donnant la même construction que glucide et lipide.

La protéomique

La protéomique est la science qui étudie le protéome, c’est-à-dire l’ensemble des protéines d’une structure vivante (cellule, tissu, etc.). Elle entend donc, cataloguer, caractériser, quantifier les protéines, les localiser dans chacune de ces structures, étudier leurs fonctions et interactions selon les conditions du milieu.