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Les protéines sont des molécules très variées. Notre organisme en fabriquerait quelque chose comme 100 000 différentes les unes des autres. Chacune de ces protéines a une forme tridimensionnelle et des propriétés chimiques qui lui sont propres. Les protéines remplissent de nombreux rôles dans la cellule. Parmi ces différentes fonctions on peut souligner les huit suivantes:

1. Structure : les fibres protéiques
2. Mouvement
3. Transport de substances dans le sang
4. Transport de substances à travers la membrane des cellules
5. Hormones
6. Identification des cellules
7. Défense : les anticorps
8. Enzymes

1. Les fibres protéiques

Les protéines peuvent former des tubes ou des filaments qui s'assemblent pour former des fibres très résistantes, plus résistantes que l'acier bien souvent (pour un même poids). Elles forment des structures aussi diverses que les tendons et les ligaments, l'armature interne des cellules, les toiles d'araignées, les cornes, les poils et les plumes, les fibres des caillots sanguins ou les membranes donnant de la résistance à la plupart des organes.

Le collagène
Le collagène est la protéine la plus abondante (en quantité) de l'organisme. Le collagène est formé de fibrilles constituées de trois longues hélices alpha reliées entre elles par des ponts disulfures. Ces fibrilles s'unissent les unes aux autres par des des liaisons hydrogène. L'ensemble forme de grosses fibres très résistantes à la traction.

Voir : Collagène

Voir : Collagene Structure

Le derme de la peau est formé d'un dense treillis de fibres de collagène. On peut l'observer en tentant de déchirer du cuir (le cuir, évidemment, c'est la peau d'un animal). On constate alors que presque tout le cuir est formé de filaments difficiles à séparer, ce sont les fibres de collagène. La surface brillante du cuir correspond à l'épiderme de la peau (l'épiderme est formé de plusieurs couches de cellules aplaties). C'est le collagène qui donne à la peau sa souplesse et sa résistance. On retrouve de semblables treillis de collagène autour de la plupart des organes. C'est ce collagène, par exemple, qui permet aux artères de résister à la pression sanguine. Un manque de collagène, symptome caractéristique du scorbut, provoque de graves hémorragies suite à l'éclatement des artères sous l'effet de la pression sanguine.

Il y a un lien entre collagène, scorbut et vitamine C :
voir : Collagen
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La kératine
Les ongles, la couche cornée de la peau, la corne des animaux, les cheveux, les poils et les plumes sont toutes des structures essentiellement constituées de kératine. La kératine est semblable au collagène. Elle est formée de fibrilles constituées de trois hélices alpha reliées entre elles par des ponts disulfure.

Le cytosquelette
La plupart des cellules possèdent une armature interne faite de fibres de protéines. Ce cytosquelette est responsable de la forme particulière de chaque cellule, de sa résistance aux tensions et des mouvements qu'on y observe parfois.

Le cytosquelette est constitué de trois types de fibres de protéines: les microtubules, les microfilaments et les filaments intermédiaires.

Les microtubules sont de petits tubes creux formés de protéines appelées tubulines. Ces tubes se défont et se refont constamment dans la cellule. Les microtubules sont responsables des mouvements des cils et des flagelles de certaines cellules. Les microfilaments, plus petits, sont faits d'une protéine appelée actine. Les microfilaments d'actine sont présents dans toutes les cellules, mais ils sont particulièrement abondants dans les cellules musculaires.

2. Le mouvement : l'actine et la myosine

La contraction des cellules musculaires est due aux interactions entre deux protéines : l'actine et la myosine. Les cellules formant les muscles sont remplies de ces deux molécules. L'exercice physique a pour effet d'augmenter le nombre de fibres d'actine et de myosine dans les cellules. Si le muscle grossit, c'est que chacune des cellules le constituant grossit (et non le nombre de cellules qui augmente). Lorsqu'on mange de la viande, on mange des muscles et donc de l'actine et de la myosine surtout.

3. Transport de substances dans le sang

Plusieurs substances chimiques sont transportées dans l'organisme en se combinant temporairement à une protéine.
Ex. :

• L'hémoglobine : transport de l'oxygène dans le sang
• La myoglobine : transport de l'oxygène dans le muscle
• L'albumine sérique : transport de gras dans le sang
  

4. Transport à travers la membrane cellulaire

Comme nous le verrons plus loin dans le cours (section sur la membrane cellulaire), de nombreuses substances chimiques traversent la membrane en passant par de petits canaux faits de protéines. Certaines de ces protéines canal peuvent se fermer et s'ouvrir suite à des modifications de la structure tertiaire de la protéine.

5. Les hormones

La plupart des hormones sont des protéines. C'est le cas, par exemple, de l'insuline, une hormone formée de deux chaînes d'acides aminés reliées l'une à l'autre par des ponts disulfure. L'hormone de croissance responsable, comme son nom l'indique, de la croissance est également une protéine.

Contrairement aux hormones stéroïdes qui peuvent être absorbées par voie orale, les hormones protéiques comme l'insuline doivent être injectées. Pourquoi ne peut-on pas les absorber par voie orale?

6. Identification des cellules

La membrane de toutes les cellules contient des glycoprotéines (des protéines associées à de courts polysaccharides) dont le rôle principal est de permettre au système immunitaire de reconnaître ses propres cellules (et donc de ne pas les attaquer). Ces glycoprotéines appelées protéines CMH (pour complexe majeur d'histocompatibilité) sont nombreuses et très variables. Il n'y a pas deux personnes qui possèdent les mêmes. Le système immunitaire peut distinguer ses propres cellules des cellules étrangères par les protéines CMH de la membrane.

7. Les défenses de l'organisme : les anticorps

Les anticorps fabriqués par certains globules blancs pour la défense de l'organisme contre les cellules étrangères sont de grosses protéines. Nous en reparlerons à la fin de la session.

8. Les enzymes

La plupart des réactions chimiques qui se déroulent dans la cellule sont catalysées par des protéines spéciales: les enzymes. Changeons de page, ça en vaut la peine!