Stage de Pré-Rentrée 2012

Transcription

1 Stage de Pré-Rentrée 2012 UE 2 Généralités sur la cellule Diaporama réalisé par Agnès ALBAT et Sabrina BRYANT (ATM²) 1

2 Sommaire I. La cellule II. La cellule eucaryote III. Les autres types de cellules 1. Les procaryotes (eubactérie et archae) 2. Les acaryotes

3 I- Définition d une cellule Cellule = plus petite quantité de matière vivante capable de subsister à l état autonome et de se reproduire. La reproduction permet la conservation des fonctions dévolues à un organe, un tissu et assure le remplacement des cellules mortes

4 II- La cellule eucaryote (1) La cellule présentée ci-dessous est une cellule «idéale» c'est-à-dire une modélisation présentant toutes les différenciations possibles : elle n existe pas. Organites membranaires Organites granulaires Organites filamenteux

5 II- La cellule eucaryote (2) Propriétés : Cellule de grande taille: 1000 x la cellule procaryote. Compartimentation par membranes organites aux fonctions spécialisées Le noyau isole le matériel génétique haploïde ou diploïde du reste de la Ȼ (exception : les globules rouges) Système endomembranaire = Golgi, RE, endosomes, lysosomes Organites semi-autonomes = mitochondrie et peroxysome

6 II- La cellule eucaryote (3) Protoplasme = intérieur de la cellule Noyau Caractéristique des cellules eucaryotes Cytoplasme Hyaloplasme = espace optiquement vide où baignent les éléments figurés Organites Membranaires Granulaires Filamenteux -réticulum endoplasmique -appareil de golgi -mitochondrie -ribosomes = cytosquelette Paraplasme constitué par l ensemble des éléments figurés inertes = produits d élaboration ou d accumulation de la cellule

7 Récapitulatif : Cytoplasme = hyaloplasme + paraplasme + organites Hyaloplasme = cytosol II- La cellule eucaryote (4) Cytosol = gel dans lequel baigne les organites. => Composition chimique : -eau -ions, oses, acides aminés -protéines : enzymes, cytosquelette, -ARNm, ARNt -nucléosides et nucléotides -métabolites +++

8 II- La cellule eucaryote (5) Les différents types de cellule eucaryote : cellule animale cellule végétale : cellule de grande taille, aux parois rigides (cellulose + pectine). Contient chloroplastes (organite semiautonome avec génome résiduel) et vacuoles. Ne contient ni centriole, ni lysosome. champignons (levure = champignon unicellulaire) protiste

9 1) Les procaryotes III- Les autres types de cellules Les procaryotes sont des êtres plus petits dépourvus de noyau, qui n ont pas de compartiment membranaire et qui sont unicellulaires. Ils se divisent par scissiparité. C est le cas des bactéries

10 III- Les autres types de cellules 2) Les acaryotes Les acaryotes : encore plus petits, êtres qui s activent en parasitant une cellule. C est le cas des virus.

11 Stage de Pré-Rentrée 2012 UE 2 Méthodes d étude Diaporama réalisé par Sabrina BRYANT (ATM²) 11

12 Sommaire PARTIE A: ETUDE MORPHOLOGIQUE I. Le Microscope Optique (MO) II. Le Microscope Electronique (ME) 1. Le Microscope Electronique à Transmission (MET) 2. Le Microscope Electronique à Balayage (MEB) PARTIE B: LOCALISATION DES COMPOSANTS CELLULAIRES I. Cellules vivantes II. Cellules mortes 1. Cyto Histo chimie 2. Cyto Histo enzymologie 3. Marquage métabolique 4. Marquage par affinité PARTIE C: SEPARATION DES CELLULES ET DES COMPOSANTS CELLULAIRES 12

13 A. Généralités sur la microscopie Notions théoriques: o L indice de réfraction n est le rapport des vitesses de la lumière dans le vide (c) et dans le milieu (v). n = c/v o Un dioptre est l interface entre deux milieux translucides d indices de réfraction différents. o Une lentille est système optique centré, formé de l association de 2 dioptres dont l un au moins est sphérique Un microscope est système optique grossissant composé d au moins deux lentilles convergentes (objectif et oculaire). Il existe deux types de microscope : optique (il utilise les photons) et électronique (électrons). Il est caractérisé par: o Son grossissement (ou puissance): il varie selon les lentilles utilisées o Son pouvoir de résolution: distance minimale qui doit séparer deux points pour être discernés au travers d un système optique. Il dépend de la longueur d onde λ du rayonnement utilisé. 13 PR = 0,61λ/n sinα

14 Les photons sont utilisés de trois façons: transmission, réflexion et réémission. 1. Transmission L objet est traversé par la lumière, il doit être translucide. Les photons interagissent de deux façons: Absorption (= atténuation) par l objet: le contraste dépend de l atténuation des photons sur l objet. Contraste de phase: le contraste dépend de la différence de phase, qui dépend du trajet des photons. L objet doit être en relief! On utilise la transmission avec le microscope à fond clair, le microscope à contraste de phase, le microscope confocal. 14 A. I. Microscope optique

15 A. I. Microscope optique 2. Réflexion L objet est latéralement éclairé et réfléchit les photons au niveau de sa surface, qui est donc la seule partie visible (pas de visualisation de la structure interne). L objet doit être en relief! On utilise la réflexion avec le stéréomicroscope (ou loupe binoculaire ou microscope chirurgical) et le microscope à fond noir. 3. Réémission : microscopie en fluorescence Les fluorochromes de la préparation captent les photons et les réémettent à une longueur d onde différente. On utilise la réémission avec le microscope à fluorescence standard et le microscope bi ou multi photonique. 15

16 A. I Microscope optique Récapitulons : Microscope optique Transmission Réflexion Préparation en relief Réémission Absorption = atténuation Contraste de phase Préparation en relief 16

17 A. I. Microscope optique 4. Préparation L objet à observer doit laisser passer les photons. L objet doit donc être coupé très fin (5 à 10 µm) pour être translucide L objet doit donc être durci pour être découpé proprement et fixé dans les conditions les plus proches du vivant pour ne pas s autodétruire. a. La fixation: l objet est plongé dans une solution d aldéhydes ou de sels oxygénés de métaux lourds. b. Le durcissement: par congélation, polymérisation (irréversible) ou inclusion en paraffine (réversible, nécessite une déshydratation préalable: l objet est plongé dans des bains d alcool de degrés croissants, qui prend la place de l eau). c. La coupe: au microtome, recueillie sur une lame porte objet. d. La coloration: dépend des besoins de contraste de l observateur, nécessite une réhydratation (bains d alcool de degrés décroissants). 17

18 A. I. Microscope optique Deux types de colorants: Les colorants signalétiques ou topographiques: ils agissent par affinité physico-chimique (colorants basiques pour la mise en évidence des zones acides (basophiles) et colorants acides pour la mise en évidence des zones basiques (acidophiles)) et permettent l observation de la forme de la cellule et des organites volumineux. Ex: Hématoxyline (basique), éosine (acide). Ils sont souvent associés! Les colorants cyto/histochimiques ils colorent une substance de manière spécifique. Ex: Réaction P.A.S., Feulgen, anticorps marqués, phalloïdine Cf. Partie B e. L observation: à sec ou en immersion. 18

19 A. I. Microscope optique Récapitulons: 19

20 A. I. Microscope optique 6. Cas particuliers: Extemporanées et coupes à congélation: pas de fixation! Les échantillons sont congelés directement au CO2 dans un cryostat et découpés en tranches épaisses ( 15 µm), puis colorés et observés rapidement lors d une opération chirurgicale (examen anatomopathologique per opératoire), ou pour étudier l activité enzymatique (examen cyto histo enzymologique). Frottis de cellules: les cellules sont étalées directement sur la lame après dessiccation et coloration (fixation non systématique) Observation de cellules vivantes: nécessite un microscope inversé (plus près de l échantillon qu un microscope standard) ou à contraste de phase, et l utilisation de colorants non toxiques ou vitaux (ex: vert Janus B qui colore les mitochondries). 20

21 A. II. Microscope électronique La longueur d onde associée aux électrons étant plus faible que celle associée aux photons, le PR est donc meilleur en microscopie électronique. Trois types d interaction des électrons avec la matière: o Les électrons primaires sont ceux qui traversent l objet (MET) o Les électrons secondaires sont arrachés aux atomes par les électrons primaires, ont une faible énergie et permettent une bonne résolution (MEB) o Les électrons rétrodiffusés sont renvoyés par les noyaux, ont une forte énergie et ne permettent qu une faible résolution (rare, utilisé dans quelques applications du MEB) 21

22 A. II. Microscope électronique La finesse des détails observables et la probabilité importante d interactions avec la matière dictent les conditions d utilisation du ME: o Coupes très fines (50 nm) o Travail sous vide o Grilles comme support (et non plaques de verre ) o Colorants spécifiques Deux types de ME: o ME à Transmission (MET): observation de coupes. PR = 0,2nm et Grossissement = o ME à Balayage (MEB): observation de la surface de la préparation. Grossissement =

23 A. II. Microscope électronique 1. Le MET Il utilise les électrons primaires. Préparation Idem que pour le MO mais quelques spécificités: o La fixation est plus stringente: glutaraldéhyde + acide osmique o L inclusion se fait en résine époxy (polymérisation irréversible) o La coupe est effectuée par un ultra microtome o Les colorants signalétiques (après inclusion) : sels de métaux lourds permettant l optimisation du contraste par absorption des électrons sur la coupe. o Colorants spécifiques (avant inclusion) : fixation de métaux sur des sondes spécifiques d une molécule. 23

24 A. II. Microscope électronique Cas particuliers: les cryotechniques Elles permettent l observation de la surface des échantillons en MET. o Cryofracture: L échantillon biologique est refroidi à l'azote liquide, puis fracturé. Enfin, on réalise un ombrage métallique. Observation des membranes biologiques +++ o Cryodécapage: Idem mais l eau de l échantillon est éliminée entre la fracture et l ombrage (sublimation). Observation du cytosquelette cortical Le MEB Utilisation des électrons secondaires. L échantillon n est ni durci ni coupé, seulement fixé et déshydraté. On fait un ombrage métallique pour rendre la production d électrons secondaires sensible uniquement à la topographie de l échantillon

25 B. I. Localisation des composants cellulaires dans les cellules vivantes La GFP (Green Fluorescent Protein): insertion d un gène codant pour une protéine fluorescente chez la méduse dans le gène codant pour la protéine d intérêt. Cela permet de suivre le devenir de cette protéine dans une cellule ou un tissu. Marquage métabolique: utilisation de molécules visibles au microscope et ayant une affinité particulière avec la structure d intérêt. Ex: Rhodamine 123 pour les mitochondries 25

26 B. II. Localisation des composants cellulaires dans les cellules mortes 1. Méthodes cyto histo chimiques: Réactions chimiques visant à mettre en évidence une substance. Ex: Réactions de PAS (Periodique Acide Schiff) pour les polysaccharides; Feulgen pour l ADN; Perls pour le fer. 2. Méthodes cyto histo enzymologiques: Réaction enzymatiques visant à mettre en évidence une substance. 3. Marquage métabolique (avec des précurseurs radioactifs ou fluorochromes): Marquage des protéines (acides aminés) ou de l ADN/ARN (acides nucléiques) 4. Marquage par affinité : 3 acteurs: ligands, molécules qui ont une grande affinité et spécificité avec les molécules d intérêt (ex: Anticorps ) marqueurs, permettant de visualiser le ligand (ex: Fluorochrome visualisable en microscopie à fluorescence, Enzyme ). 26 Molécule d intérêt

27 B. II. Localisation des composants cellulaires dans les cellules mortes Tout type de liaison d affinité peut être mis à profit. Exemple du couple Antigène (Ag) Anticorps (Ac) : L immuno cyto chimie: Marqueur spécifique de l Ac Ac Marqueur spécifique des Ac secondaires Ac secondaire = Ac anti Ac primaire Ag Ag Ac primaire = Ac anti Ag Immunomarquage DIRECT 27 Immunomarquage INDIRECT

28 B. II. Localisation des composants cellulaires dans les cellules mortes Récapitulons : Méthodes cytochimiques de détermination de la nature chimique des constituants cellulaires Mise en évidence des polysaccharides par réaction au PAS Oxydation à l acide periodique + réactif de Schiff Mise en évidence de l ADN : réaction de Feulgen Méthode quantitative Hydrolyse par acide chlorhydrique + réactif de shciff Recherche de Fe++ : réaction de Perls Méthode quantitative Cyto/ histoenzymo Réaction couplée à une réaction enzymatique Utilisation d une molécule d affinité spécifique de la substance à mettre en évidence (lectine/sucre) Immunocytochimie : AC spécifique de la molécule MO Marquage par une enzyme ou par un fluorochrome ME AC marqué avec une molécule opaque aux électrons GFP Gène de la GFP en 3 du gène de la protéine pour suivre son devenir Méthode de biologie moléculaire 28

29 C. Séparation des cellules et composants cellulaires 1. Numération et séparation des cellules Manuel Automatique: o Le «compte globule» permettant de quantifier et d évaluer la taille des cellules. o Le cytomètre en flux permettant de qualifier, quantifier et trier les cellules. 2. Séparation des organites cellulaires Lyse cellulaire Centrifugation: dépend de la vitesse de sédimentation, qui est fonction de la taille, la forme et la densité de la cellule. Multiples techniques. 29

30 C. Séparation des cellules et composants cellulaires o Centrifugation différentielle: Culottage successif au fond d un tube des différents organites en fonction de leur coefficient de sédimentation décroissant. Le surnageant sert de base à la centrifugation suivante (élimination du culot précédant). 30

31 C. Séparation des cellules et composants cellulaires Centrifugation en gradient de densité en vélocité: La densité des particules est supérieure à la densité maximale du gradient. Les particules se classent en bande successives, en fonction de leur vitesse de sédimentation. Attention, si on centrifuge trop longtemps toutes les particules se déposent au fond! 31

32 C. Séparation des cellules et composants cellulaires Centrifugation en gradient de densité à l équilibre: La densité des particules est inférieure à la densité maximale du gradient. Les particules migrent dans le gradient jusqu à la bande de densité équivalente, où elles resteront quelque soit le temps de centrifugation. 32

33 Stage de Pré-Rentrée 2012 UE 2 La membrane plasmique Diaporama réalisé par Sandrine ROQUE (ATM²) 33

34 Sommaire I- Généralités II- Composition de la membrane A) Les lipides B) Les protéines C) Les glucides III - Architecture A) Organisation en bicouche B) Asymétrie C) Mouvements moléculaires D) Extensions

35 Définition : La membrane est une enveloppe continue qui sépare le milieu intracellulaire et le milieu extracellulaire. Elle constitue une frontière par laquelle la cellule interagit avec son environnement. Elle présente 5 caractéristiques : I- Généralités c'est une bicouche lipidique, avec deux feuillets : extracellulaire et cytosolique, des protéines et des glycoprotéines sont insérées dans la bicouche elle est organisée de manière asymétrique elle présente une composition chimique hétérogène elle est en continuité transitoire avec le système endomembranaire

36 I- Généralités

37 I- Généralités Propriétés : elle est imperméable aux macromolécules et faiblement perméable aux substances polaires (ions) => compartimentation elle est flexible et dynamique (modifications permanentes) elle résiste à l'étirement et à la compression sa surface reste constante (en condition physiologique)

38 A) La membrane plasmique est composée de lipides : Ils constituent environ la moitié du poids sec de la membrane et sont amphiphiles (un pôle hydrophile et un pôle hydrophobe). On retrouve plusieurs types de lipides (cf biochimie) II- Composition Les glycérophospholipides : (glycérol + AG + phosphate + OH) exemple : phosphatidyl éthanolamine, phosphatidylsérine, phosphatidylcholine,...) Ils possèdent une queue hydrophobe apolaire et une tête hydrophile polaire Les sphingolipides : (sphingosine + AG) exemple : sphingomyéline

39 II- Composition Le cholestérol : Le cholestérol est un composé abondant des membranes plasmiques, 17 à 23%. Il intervient dans la fluidité et la stabilité de la membrane. Il est retrouvé essentiellement au niveau des radeaux lipidiques (rafts) = microdomaines de plus grande épaisseur que le reste de la membrane, riche en sphingolipides, cholestérol et protéines à ancrage GPI.

40 II- Composition B) La membrane plasmique est composée de protéines : Les protéines constituent environ la moitié du poids sec de la membrane plasmique. Les protéines transmembranaires : Elles traversent une ou plusieurs fois la bicouche. Elles ne peuvent être détachées de la membrane que sous l'action de détergents ou de solvants organiques qui la détruisent. Elles exercent des fonctions diverses: activités enzymatiques, transports de molécules et d ions, molécules d adhérence, sites récepteurs pour des molécules signal contenues dans le milieu extracellulaire,

41 Les protéines membranaires périphériques : ancrage dans la bicouche lipidique par un ou plusieurs acides gras : - dans le feuillet extracellulaire de la bicouche lipidique par une liaison covalente à des acides gras par l intermédiaire du GPI ( phosphatidyl-inositol couplé à un oligosaccharide = le glycosyl-phosphatidyl-inositol ) - dans le feuillet cytosolique de la membrane plasmique par l intermédiaire d un ou plusieurs acide gras (isoprène, myristate) interactions électrostatiques avec des lipides membranaires ou des protéines transmembranaires II- Composition insertion partielle de la protéine dans la bicouche lipidique (en épingle à cheveu) A retenir +++ : Les protéines périphériques situées sur la face cytosolique de la membrane ne sont jamais glycosylées. Les protéines périphériques situées sur le versant extracellulaire sont le plus souvent des glycoprotéines.

42 II- Composition

43 II- Composition C) Les sucres sont présents en faible quantité (10 à 15 %) : Ils sont toujours liés à des protéines (= glycoprotéines) ou à des lipides (= glycolipides) Ils sont toujours situés sur le versant extracellulaire de la membrane plasmique => rôle dans la communication cellulaire, jonctions intercellulaires,...

44 II- Composition

45 III- Architecture A) Lipides organisés en bicouche : Ceci est expliqué par le caractère amphiphile des lipides : queues hydrophobes vers l intérieur de la bicouche, et têtes hydrophiles vers l extérieur. B) Asymétrie : composition lipidique de chacun des deux feuillets est différente : Les phosphoglycérides et la sphingolipides sont présents dans les 2 feuillets membranaires, mais en quantité différente entre le feuillet externe et le feuillet interne de la bicouche. Exemple : Les lipides chargés négativement (phosphatidylsérine) sont présents majoritairement sur le feuillet cytosolique de la membrane. glycolipides et glycoprotéines retrouvés uniquement sur le versant extracellulaire

46 III- Architecture

47 III- Architecture C) La membrane plasmique présente des mouvements de ses constituants à l échelle moléculaire : 3 facteurs conditionnent la fluidité de la bicouche lipidique : la température, la quantité de cholestérol, la nature des phospholipides. Les phospholipides présentent 3 types de mouvements : diffusion latérale - rotation sur place - phénomène de flip-flop Le mouvement de flip flop se fait plus facilement pour les lipides neutres que les lipides chargés. ===> GRANDE IMPORTANCE FONCTIONNELLE Mouvements des protéines membranaires : rotation sur place et diffusion latérale (protéines membranaires périphériques). /!\ Le phénomène de flip-flop n existe pas pour les protéines membranaires.

48 D) Des prolongements spécifiques de la membrane : III- Architecture Les microvillosités : expansions cytoplasmiques en doigt de gant, de longueur variable, formés par des microfilaments d actine. Rôle : Absorption, échanges +++ Les stéréocils : microvillosités géantes retrouvées dans les voies génitales masculines. Les cils : prolongements cytoplasmique, formés par des microtubules. Particularité : mobilité

49 Stage de Pré-Rentrée 2012 UE 2 Transports membranaires Diaporama réalisé par Sandrine ROQUE (ATM²) 49

50 Sommaire I Généralités II- Transports sans mouvement de la membrane plasmique A) Transports passifs B) Transports actifs III Transports nécessitant des mouvements de la membrane plasmique A) Endocytose B) Exocytose C) Apocrinie D) Transcytose

51 I- Généralités La membrane plasmique est une frontière entre la cellule et son environnement. Cependant, afin de survivre, la cellule doit échanger avec le milieu extracellulaire (importation de nutriments, de substrats énergétiques, exportation des déchets ) Ainsi, il y a en permanence un flux de molécules qui transitent via la membrane plasmique => On parle de transports membranaires.

52 II- Transports sans mouvement de membrane On distingue deux critères : 1 Consommation d énergie? Oui = actif / Non = passif 2 Présence d un pore membranaire? Avec / Sans Un pore membranaire permet le passage de molécules de grande taille ou hydrophiles (ions) à travers la membrane +++ Il existe trois types de pores membranaires : - Pompes (transport actif primaire) - Transporteurs (transport passif ou transport secondairement actif) - Canaux (transport passif)

53 II- Transports sans mouvement de membrane A) Transport passif : Un transport passif s effectue selon le gradient de concentration +++. Sans pore membranaire : Diffusion simple à travers la membrane pour les petits solutés hydrophobes, les gaz, Avec pore membranaire : - Canaux : structures protéiques, qui, en général, s ouvrent en réponse à un stimulus permettent le passage d un nombre très important de molécules. Exemple : canaux Ca 2+ voltage dépendant, aquaporines, - Transporteurs (uniporteurs) : protéines transmembranaires qui transportent une seule substance le long de son gradient de concentration => Diffusion facilitée Exemple : GLUT pour le glucose

54 II- Transports sans mouvement de membrane

55 II- Transports sans mouvement de membrane B) Transport actif : Il s effectue contre le gradient de concentration. Ce type de transport met toujours en jeu un pore membranaire. Il est coûteux en énergie, et doit donc être couplé à une source d énergie. Pompes membranaires : enzymes qui utilisent de l énergie pour véhiculer des molécules contre leur gradient. - Pompe à protons - ATPase - Transporteur ABC (ATP Binding Cassette) /!\ Ce n est pas un transporteur!!! Exemple : pompe Na+/K+ ATPase : utilise l énergie fournie par la dégradation d un ATP en ADP pour faire sortir 3 Na+ dans le milieu extracellulaire et rentrer 2 K+ dans le milieu intracellulaire.

56 II- Transports sans mouvement de membrane Cotransporteurs : protéines transmembranaires qui couplent le transport passif d ions à un transport actif d une deuxième substance : le premier fournissant l énergie nécessaire au deuxième => transport secondairement actif Symporteurs : les deux substances sont transportées dans le même sens. Exemple : le transporteur SGLT1 - Antiporteurs : les deux substrats sont transportés dans des directions opposées

57 III- Transports nécessitant des mouvement de membrane On distingue plusieurs types de transport : -Endocytose - Exocytose - Apocrinie - Transcytose - Grâce à ces mouvements, la membrane plasmique est renouvelée en permanence.

58 III- Transports nécessitant des mouvement de membrane A) Endocytose : Définition : Internalisation d une fraction de l espace extracellulaire environnant dans des vésicules, formées par invagination de la membrane, et transport vers des compartiments intracellulaires. Les cellules utilisent l'endocytose pour : -se nourrir -se défendre -préserver leur homéostasie.

59 III- Transports nécessitant des mouvement de membrane Il existe plusieurs types d endocytose : Pinocytose : endocytose d un faible volume liquidien extracellulaire et/ou de solutés de petite taille. /!\ La macropinocytose est une pinocytose mais avec endocytose d un grand volume de liquide extracellulaire (vésicule impliquée = macropinosome)

60 III- Transports nécessitant des mouvement de membrane Phagocytose : Internalisation réalisée par certaines cellules spécialisées (macrophages et polynucléaires neutrophiles) avec évagination de la membrane autour du ligand pour former un phagosome (vésicule de grande taille). La phagocytose comporte 4 étapes: la fixation (grâce à un récepteur) l'enveloppement (mise en jeu du cytosquelette) la fusion (avec un lysosome) la dégradation Rôle : surveillance immunitaire et élimination des agents pathogènes.

61 III- Transports nécessitant des mouvement de membrane

62 III- Transports nécessitant des mouvement de membrane B) Exocytose : Phénomène inverse de l endocytose, se produit en permanence à la surface de la cellule à l aide de système endomembranaire et du cytosquelette. Deux types d exocytose : constitutive (permanent) et régulée (produits de sécrétion)

63 III- Transports nécessitant des mouvement de membrane C) Apocrinie : Définition : exportation de matériel situé sous la membrane (vers le milieu extracellulaire). /!\ Exocytose = gain de membrane Apocrinie = perte de membrane D) Transcytose : Il s agit d une endocytose suivie d une exocytose. Elle a surtout lieu au niveau des cellules endothéliales afin de transporter les nutriments des capillaires sanguins vers les tissus.

64 Stage de Pré-Rentrée 2012 UE 2 Jonctions Diaporama réalisé par Sandrine ROQUE (ATM²) 64

65 Sommaire I Généralités II- Les différentes jonctions : A) Jonctions serrées = zonula occludens B) Jonctions intermédiaires = zonula adherens C) Desmosomes= macula adherens D) Hémidesmosomes E) Jonctions communicantes= gap junction F) Engrènements III Les molécules d adhérence

66 I- Généralités Une cellule n est pas indépendante, elle évolue au sein d un environnement et est rattachée aux cellules voisines et à la matrice extracellulaire par des jonctions. Il existe donc des jonctions cellule/cellule ou cellule/mec (matrice extracellulaire) Une jonction met en jeu des molécules d adhérence et parfois le cytosquelette. Les jonctions jouent un rôle fondamental dans la communication intercellulaire, le maintien de l intégrité des tissus et la migration cellulaire. On distingue six types de jonctions : -les jonctions étanches (zonula occludens) - les jonctions intermédiaires (zonula adherens) - les desmosomes (macula adherens) - les hémi-desmosomes - les jonctions communicantes - les engrènements

67 II- Les différentes jonctions engrènement

68 II- Les différentes jonctions

69 II- 1) Jonctions serrées ou zonula occludens Elle n est rencontrée que dans la cellule épithéliale polarisée +++ Les molécules d adhérence sont : les claudines et occludines. Au niveau cytosolique, des microfilaments d actine sont rattachés à la jonction par des protéines membranaires spécifiques. Elle a différents rôles : - Définit la polarité en divisant la cellule en deux domaines, apical (au-dessus de la jonction serrée) et basolatéral (au-dessous). - Assure l étanchéité => Barrière de protection

70 II- 2) Jonctions intermédiaires ou zonula adherens Elle n est rencontrée qu entre deux cellules épithéliales polarisées +++ Les molécules d adhérence impliquées sont des cadhérines Au niveau cytosolique, des microfilaments d actine sont rattachés à la jonction par l intermédiaire de protéines. Rôle : assurer l intégrité de l épithélium.

71 II- 3) Desmosome ou macula adherens Il est présent entre deux cellules, épithéliales et/ou non épithéliales. Les molécules d adhérence sont des cadhérines. Au niveau cytosolique, on retrouve une plaque dense cytosolique, de forme arrondie, constituée par les protéines, et des filaments intermédiaires de cytokératine.

72 II- 4) Hémi-Desmosome Il assure la liaison entre une cellule et la matrice extracellulaire (lame basale). Les molécules d adhérence impliquées sont des intégrines : elles se lient à certains composants de la matrice extracellulaire On retrouve, comme dans les desmosomes, une plaque dense cytosolique et des filaments intermédiaires associés. Rôle : Assurer la cohésion entre les cellules et la matrice extracellulaire

73 II- 5) Jonctions communicantes Elles sont présentes dans de nombreuses cellules, épithéliales et non épithéliales (cellules musculaires lisses, cardiomyocytes). Elles sont constituées par l association de plusieurs connexons entre deux cellules adjacentes, chaque connexon étant formé de six sous-unités protéiques appelées connexines. Rôle : permettre le passage de petites molécules hydrophiles du cytosol d une cellule à celui de la cellule voisine et donc, assurer la coordination entre les cellules (CML +++).

74 II- 6) Engrènements Les membranes plasmiques latérales de deux cellules épithéliales polarisées voisines présentent des replis enchevêtrés.

75 III- Les molécules d adhérence Les molécules d adhérence sont des récepteurs retrouvés à la surface de la membrane plasmique. Elles déterminent la capacité d adhérence d une cellule. Elles se lient entre elles par des liaisons homotypiques (cadhérine/cadhérine) ou hétérotypique (sélectine/intégrine). Il existe plusieurs familles : - les CAM Ig (immunoglobuline) - les cadhérines - les sélectines - les mucines - les intégrines

76 Stage de Pré-Rentrée 2012 UE 2 Le système endomembranaire 76

77 Sommaire I- Généralités II- Réticulum Endoplasmique III- Appareil de Golgi IV- Endosome V- Lysosome

78 I- Généralités Le système endomembranaire, retrouvé uniquement chez les eucaryotes, correspond à l ensemble des compartiments intracellulaires, limités par une membrane, qui communiquent entres eux et avec la membrane plasmique grâce à de petites vésicules/canalicules membranaires. Il est constitué par : - la membrane externe de l enveloppe nucléaire - le réticulum endoplasmique - l appareil de Golgi - les endosomes, lysosomes, cavéosomes

79 Il existe une équivalence topologique entre la lumière des compartiments du système endomembranaire et le milieu extracellulaire. I- Généralités

80 I- Généralités Cette équivalence topologique se traduit par la conservation de l orientation des protéines (transmembranaires) lors du transport vésiculaire du RE jusqu à la membrane.

81 I- Généralités Il existe des flux membranaires : -Antérograde (du RE vers la MP) -Rétrograde (de la MP vers le RE)

82 D un point de vue morphologique : réseau de saccules et de tubules limités par une membrane continue. D un point de vue fonctionnel : lieu de synthèse de nombreuses molécules (protéines, lipides, ) Méthodes d étude : cytoenzymologique, immunomarquage, fractionnement en microsome 2 formes de réticulum endoplasmique (RE) Réticulum endoplasmique rugueux (RER) Réticulum endoplasmique lisse (REL) II- Reticulum Endoplasmique

83 A) Réticulum endoplasmique rugueux (RER) : a) MORPHOLOGIE : Saccules aplatis recouverts de polyribosomes sur la face cytoplasmique aspect rugueux Donc synthèse de protéines +++ Membrane en continuité avec la membrane nucléaire externe. Elément de transition avec l Appareil de Golgi composé d une face lisse (sans polyribosomes), et d une face rugueuse. II- Reticulum Endoplasmique

84 II- Reticulum Endoplasmique b) FONCTIONS : Synthèse et translocation des protéines Début de synthèse des protéines dans le cytosol Puis adressage à la membrane du RE pour 50% d entre elles (peptide signal = signal d adressage au RE) et poursuite de la synthèse dans le RE avec translocation co-traductionnelle Si signal de rétention : protéine reste dans le RE (solubles ou transmembranaires) Si aucun signal de rétention : protéine suit le flux vectoriel permanent

85 II- Reticulum Endoplasmique Glycosylation Ajout de résidus glucidiques sur des protéines qui possèdent un signal de glycosylation. La glycosylation se poursuit ensuite dans l Appareil de Golgi. Maturation des protéines Repliement des protéines pour atteindre leur configuration fonctionnelle grâce aux protéines chaperonnes Etablissement de ponts disulfures.

86 B) Réticulum endoplasmique lisse (REL): a) MORPHOLOGIE : Labyrinthe de canalicules interconnectés Non recouvert par des polyribosomes II- Reticulum Endoplasmique

87 II- Reticulum Endoplasmique b) FONCTIONS : Synthèse des hormones stéroïdes +++ (hormones sexuelles, cortisol dérivées du cholestérol) Synthèse et insertion des phospholipides membranaires Stockage du Calcium Ca 2+ Rôle de détoxification Surtout dans le foie pour les molécules toxiques exogènes

88 III- Appareil de Golgi Morphologie : dictyosome = empilement de saccules (citernes) - Réseau Cis Golgien - Face cis (entrée) - Région médiane - Face trans (sortie) - Réseau Trans Golgien Localisation: près du noyau et du centrosome Trans Médian Cis Taille variable selon : Le type cellulaire L état fonctionnel

89 III- Appareil de Golgi Méthodes d étude : cytochimie, cytoenzymologie, immunomarquage, fractionnement Mise en évidence d une compartimentation fonctionnelle du Golgi (polysaccharides et activités enzymatiques localisées) +++ Fonctions : Transfert et tri des molécules synthétisées dans le RE Glycosylation (suite) Sulfoconjugaison Synthèse des sphingolipides

90 III- Appareil de Golgi Mécanisme : 1. Réception des protéines venant du RE via l ERGIC en regard du pôle Cis Vésicules de transition 2.Progression de citerne en citerne 3. Envoi des protéines ayant terminé leur maturation via le pôle Trans et le Réseau Trans Golgien (RTG) Vésicules de sécrétion

91 III- Appareil de Golgi

92 III- Appareil de Golgi Il existe deux types de sécrétion : Sécrétion constitutive: Existe dans toutes les cellules Pas de stockage des vésicules émises par le RTG Fusion immédiate des vésicules avec la membrane plasmique Sécrétion régulée (ou contrôlée): Existe dans les cellules spécialisées à sécrétion rapide («sécrétion sur commande») Stockage et maturation des vésicules émises par le RTG sous la membrane plasmique Sécrétion stimulée par un signal extracellulaire (augmentation intracellulaire du Ca)

93 IV- Endosome A) Généralités : Définition : compartiment hétérogène alimenté par les vésicules d endocytose (MP) et de sécrétion (RTG). Il existe plusieurs types d endosome : - endosome précoce - endosome tardif (ou corps multivésiculaire) - endosome de recyclage L endosome fusionne ensuite avec un lysosome.

94 IV- Endosome Propriétés : L endosome possède des pompes à protons. => Acidification progressive afin de tendre vers le ph du lysosome Endosome précoce : 7,4 Endosome tardif : 6,5 Lysosome : 5 Il contient également des hydrolases, apportées par des vésicules provenant du Réseau Trans Golgi. => Hydrolyse des molécules endocytées

95 IV- Endosome B) Fonctions de l endosome : véritable carrefour intracellulaire : -échanges avec la membrane plasmique et milieu extracellulaire (endocytose, exocytose, recyclage) - échanges avec le cytosol via des perméases - échanges avec le réseau Trans Golgien (apport hydrolases et pompes) -échanges avec les lysosomes

96 IV- Endosome

97 Défense immunitaire (présentation antigénique) : - Elaboration du CMH II (Lymphocyte T4) IV- Endosome /!\ L endosome est une porte d entrée dans la cellule pour les virus et bactéries /!\

98 V- Lysosome A) Généralités : Définition : compartiment hétérogène spécialisé dans la digestion cellulaire ( hydrolyse des molécules organiques) Origine : Maturation des endosomes tardifs Propriétés : - ph = 5 - contenu en hydrolases acides, perméases, et autres protéines

99 V- Lysosome B) Fonction : Le lysosome dégrade toutes les familles de molécules biologiques. Après dégradation, les métabolites élémentaires (issus des molécules) sortent dans le cytosol via des perméases. Ils vont être réutilisés par le métabolisme cellulaire. RECYCLAGE

100 V- Lysosome Les lysosomes vont donc permettre : La nutrition cellulaire Le renouvellement cellulaire La défense cellulaire

101 Il existe quatre voies d entrée vers les lysosomes : V- Lysosome - Endocytose - Phagocytose (macrophages et polynucléaire neutrophiles) - Entrée directe par perméases - Autophagie : englobement puis dégradation des organites afin d assurer leur renouvellement)

102 V- Lysosome Cette dégradation est effectuée par des hydrolases, apportées d abord du RTG aux endosomes, puis des endosomes aux lysosomes. Le signal d adressage des protéines lysosomales est le M6P (mannose 6 phosphate).

103 V- Lysosome C) Evolution : Stade terminal de maturation : les corps résiduels Perte d activité enzymatique => rôle de stockage des molécules non hydrolysées Exocytose du contenu lysosomal actif - Non physiologique pour la plupart des cellules - Physiologique pour les ostéoclastes et les polynucléaires éosinophiles = phagocytose frustrée

104 V- Lysosome D) Pathologies lysosomales : Elles sont issues de l accumulation dans le lysosome de molécules non dégradées ou de produits de dégradation Il existe 4 types de mécanismes pathologiques : Pb d enzymes Pb de perméases Maladies congénitales Pb de ph Présence de matériaux non biologiques Maladies acquises

105 Stage de Pré-Rentrée 2012 UE 2 Histologie Diaporama réalisé par Sabrina BRYANT (ATM²), Mathieu FARKAS (TSN), Manon TURPIN (TSN), Zoé DI RUGGIERO (ATM²) 105

106 Sommaire I. Généralités II. Tissu épithélial III. Tissu conjonctif IV. Tissu sanguin V. Tissu cartilagineux VI. Tissu osseux VII.Tissu musculaire VIII.Tissu neuroglial

107 I- Généralités Il y a trois niveaux d organisation du corps humain: ola cellule, unité de base, étudiée en cytologie. ole tissu, regroupement de cellules ayant la même origine et la même fonction, étudié en histologie. ol organe, constitué de plusieurs tissus et étudié en anatomie. Les différents tissus de l organisme dérivent de trois feuillets embryonnaires: ol ectoderme, à l origine de la peau et du SNC ol endoderme, à l origine des organes en relation avec le milieu extérieur (appareil respiratoire, appareil digestif) ole mésoderme, à l origine du reste (os, muscles).

108 I- Généralités Les tissus se renouvellent à des vitesses différentes: o Ceux dérivant de l ectoderme et de l endoderme se renouvellent au bout de quelques jours. o Ceux dérivant du mésoderme se renouvellent seulement en cas de lésion. o Le système nerveux ne se renouvelle pas. Les cellules constituant un tissu ont acquis une morphologie particulière et nécessaire à leur fonction par le biais de la différenciation de cellules souches lors du développement in utero et du renouvellement du tissu. Il existe quatre tissus élémentaires: oles épithéliums ole tissu conjonctif: comprenant les tissus conjonctifs spécialisés : tissu osseux, le tissu cartilagineux et sang ole tissu musculaire ole tissu nerveux

109 II- Le tissu épithélial Tissu formé de cellules très jointives reposant sur le tissu conjonctif sousjacent (chorion) dont il est séparé par une lame basale. Les cellules sont polarisées et liées de manière à être synchronisées, et à assurer l étanchéité et la cohésion de l épithélium. Un épithélium est formé en majorité de cellules épithéliales spécialisées, mais on retrouve d autres types cellulaires (cellules sanguines, adipocytes ). Pas de vascularisation (sauf exception), les nutriments diffusent à partir du chorion. Il y a deux types d épithéliums: oles épithéliums de revêtement oles épithéliums glandulaires.

110 II- Le tissu épithélial 1. Epithélium de revêtement Ils tapissent: ola surface de l organisme (origine ectodermique); oles cavités en contact avec l extérieur (origine endodermique) on parle de muqueuse quand ils sont associés au chorion oles cavités closes (origine mésodermique) ce sont les mésothéliums, qui forment les séreuses quand ils sont associés au chorion oles vaisseaux (origine mésodermique) Ce sont les endothéliums. On les classe selon leur morphologie: ola forme des cellules: pavimenteuses (peau), cubiques (cx excréteurs des glandes exocrines), prismatiques ou cylindriques (intestin), polymorphes (vessie). ole nombre de couches: unistratifié (poumon), pluristratifié (peau), pseudostratifié (trachée). oles différenciations cellulaires: apicales (cils, microvillosités, mucus), cytoplasmiques (kératine), marqueurs (ac monoclonaux).

111 II- Le tissu épithélial

112 II- Le tissu épithélial On les classe selon leur fonction: obarrière envers le monde extérieur (peau) oprotection mécanique, chimique, physique et thermique (peau, muqueuse gastrique) oabsorption et sécrétion (intestin) orégulation des échanges cellulaires entre plusieurs compartiments (endothélium) odéplacement d éléments en surface, tact Corrélation structure fonction +++ oépithélium unistratifié = activité de transport. oépithélium pluristratifié = rôle de protection. ole rapport surface/épaisseur augmente avec l importance du transport. oles cellules sont d autant plus hautes que le remaniement des matériaux transportés est important.

113 II- Le tissu épithélial 2. Epithélium glandulaire Ils composent les glandes organisées en association avec une LB et un TC d accompagnement. Ils peuvent être: oendocrines: sécrétion vers la circulation sanguine (thyroïde) oexocrines: sécrétion vers l extérieur (glandes sudoripares, glande mammaire) oamphicrines: exocrine et endocrine en même temps: - Hétérotypique: épithéliums endocrine et exocrine sont bien séparés (pancréas) - Homotypique: chaque cellule est à la fois endocrine et exocrine (foie).

114 II- Le tissu épithélial Epithélium Exocrine: On le classe: oselon la présence ou l absence de canal excréteur oselon le forme du canal (simple, ramifié, contourné) oselon la forme de la portion sécrétrice (alvéolaire, acineuse, tubuleuse) oselon le mode de sécrétion (mérocrine, holocrine, apocrine) oselon le produit de sécrétion (séreux, muqueux, mixte, grasse, lactée, acide). Epithélium Endocrine: On distingue les glandes unicellulaires incluses dans un épithélium de revêtement et les glandes pluricellulaires formant des organes individualisés (glandes vésiculaires ou cordonnales). Elles sécrètent des hormones dans le sang pour une action à distance et sont donc très vascularisées.

115 III- Le tissu conjonctif Tissu d origine mésodermique formé de cellules non jointives dispersées dans une MEC abondante. Tissu de soutien des épithéliums et des cellules spécialisées des organes, sauf dans le SNC. Structure variable selon le territoire considéré.

116 III- Le tissu conjonctif A) Cellules: Fibroblaste/fibrocyte : élaboration MEC. Adipocyte : stockage de lipides, regroupés dans le tissu adipeux. Cellules sanguines résidentes (macrophage et mastocyte) ou présentes en cas de réaction inflammatoire (lymphocytes ).

117 B) La matrice extra-cellulaire: - Fibres: III- Le tissu conjonctif Collagènes I à VII : les plus abondants résistance. Élastine : diminution de la synthèse avec l âge élasticité. Substance fondamentale : GAGs non sulfatés (acide hyaluronique rétention d eau) et sulfatés (rigidité). Glycoprotéines d adhérence = «colle biologique» (fibronectine, fibrilline, laminine). Interactions +++ entre cellules, fibres, GAGs et protéines pour structurer le TC.

118 III- Le tissu conjonctif

119 III- Le tissu conjonctif Lame basale : différenciation de la matrice extracellulaire qui sert d interface entre des cellules et un TC sous-jacent ; elle est formée de trois feuillets (lamina lucida, densa et fibroreticularis) et élaborée par les cellules épithéliales (80%) et cellules du TC (20%).

120 III- Le tissu conjonctif C) Différents types : Tissu conjonctif lâche : prédominance de cellules: TC conjonctivo-vasculaire TC mucoïde TC réticulé TC adipeux Sang et organes hématopoïétiques.

121 III- Le tissu conjonctif Tissu conjonctif dense : prédominance de fibres: Non orienté Orienté Tissus cartilagineux et osseux D) Fonctions du TC : Fonction mécanique: Soutien des épithéliums et cohésions des parenchymes; Protection par sa résistance et son élasticité.

122 III- Le tissu conjonctif Fonction métabolique: Régulation des échanges entre tissus, eau, lipides, stéroïdes. Fonction de défense spécifique et non spécifique, cicatrisation et renouvellement tissulaire

123 TC liquide, d un volume total de 4 à 5 L chez un adulte, formé de cellules en suspension dans le plasma (eau + ions + protéines). La sédimentation avec anticoagulants met en évidence deux phases: Le plasma IV- Le tissu sanguin Les cellules, fabriquées par la Moelle Osseuse (hématopoïèse). Le rapport «volume de la phase cellulaire/le volume de sang» est appelé hématocrite et vaut en conditions physiologiques 45%.

124 IV- Le tissu sanguin A) Cellules : La lignée rouge Cellule anucléée avec très peu d organites. Rôle : transport de l O2 par l hémoglobine, transport du CO2 et pouvoir tampon. La lignée blanche Polynucléaires neutrophiles (phagocytose anti-infectieuse), éosinophiles (défense antiparasitaire) et basophiles (réaction inflammatoire). Lymphocytes: réponse immunitaire spécifique. Monocyte: devient macrophage quand il passe dans un tissu. Rôle : Défense immunitaire

125 IV- Le tissu sanguin La lignée thrombocytaire Rôle : coagulation +++ Attention aux synonymes!!! Globules rouges = érythrocytes = hématies Globules blancs = leucocytes Polynucléaires = granulocytes Plaquettes = thrombocytes

126 Plaquettes: à /mm3. IV- Le tissu sanguin B) Numération Formule Sanguine : Globules rouges: 4 à 5 millions/mm3 Hémoglobine: 13 à 15 g/dl Globules blancs: 4 à 8000/mm3 PNN: 60 à 70% des GB chez l adulte, 30 à 40% chez l enfant PNE: < 500/mm3 PNB: < 1% des GB Lymphocytes: 30 à 40% des GB chez l adulte, 60 à 70% chez l enfant Monocytes: < 1000/mm3

127 IV- Le tissu sanguin

128 TC avec une MEC rigide, non vascularisée et non minéralisée. Premier élément du squelette à apparaître. V- Le tissu cartilagineux Nutrition : à partir du périchondre (TC dense autour du cartilage) sauf pour les cartilages articulaires (liquide synovial). A) Cellules : chondrocyte : synthétise la MEC en s enfermant dans une logette, le chondroplaste. La forme plus active est appelée chondroblaste.

129 V- Le tissu cartilagineux B) Matrice extra-cellulaire : Le collagène de type II est la fibre majoritaire, mais il peut y avoir des fibres élastiques ou de collagène I. La SF est riche en GAGs sulfatés, d où une grande rigidité et une hydratation moindre. C) Organisation : Les fibres sont disposées en panier autour des chondroplastes Les fibres interdomaniales se répartissent selon les lignes de force pour résister aux pressions mécaniques.

130 V- Le tissu cartilagineux D) Croissance : Appositionnelle à partir du périchondre Interstitielle par division des chondrocytes. E) Plusieurs types de cartilage: Hyalin: collagène II +++, pour le nez, les bronches, les côtes, les cartilages articulaires. Fibreux: collagène I ++, pour les disques intervertébraux, les ménisques et l insertion du tendon d Achille. Élastique: fibres élastiques +++, pour le pavillon de l oreille et l épiglotte.

131 V- Le tissu cartilagineux

132 VI- Le tissu osseux Il s agit d un TC spécialisé à MEC calcifiée: rigidité, solidité, Rôles : mécanique (transmission du travail mécanique du muscle) et métabolique (réservoir phospho-calcique). MEC : deux phases : Minérale = le squelette Organique = protéines et fibres. 132

133 VI- Le tissu osseux A) Les cellules du tissu osseux : Ostéoblaste : synthèse de la MEC au niveau de la surface interne et externe de l os. Ostéocyte : cellule terminale enfermée dans la MEC calcifiée dans l ostéoplaste (en communication par les canalicules de Holmgren rôle notamment de nutrition). Cellule bordante : métaboliquement peu active. permet régulation du passage des nutriments et protection contre les ostéoclastes au niveau de la surface interne de l os. Ostéoclaste : Macrophage propre à l os intervenant dans la formation de l os définitif et son remaniement perpétuel à l âge adulte. Crée les lacunes de Howships. Cellules soumises à des régulations hormonales (PTH, vit D) 133

134 VI- Le tissu osseux 134

135 VI- Le tissu osseux B) La matrice extracellulaire : Fibres : collagène de type I Substance Fondamentale : composition classique mais GAGs sulfatés % d eau et grande compacité. Protéines structurales (colle biologique) : fibronectine et protéines propres à l os. Minéralisation : caractéristique de l os, cristaux d hydroxyapatite (=réservoir minéral mobilisable). 135

136 VI- Le tissu osseux C) Formation de l os : Deux types d os: primaire et secondaire ( = définitif). Os primaire jusqu à la fin de la puberté: Formé par ossification endochondrale (à partir du cartilage hyalin) ou endoconjonctive (à partir du mésenchyme). Fibres de collagène I organisées en multidirectionnel. Os secondaire chez l adulte: Formé par remaniement de l os primaire. 136

137 VI- Le tissu osseux Organisation de l os secondaire : De la périphérie vers le centre, on a : Périoste : TC dense Système fondamental externe : grande lame de collagène I. Ostéoblastes en couche ostéogène d Ollier Os compact= haversien : ensemble d ostéons = lamelles de collagène I en cylindres emboîtés; séparés par l endoste (TC lâche). Os spongieux : composé de spicules osseux contenant des lamelles concentriques dans différentes directions de l espace. Entre les spicules : moelle osseuse hématopoïétique. 137

138 VII- Le tissu musculaire Tissu dont les cellules sont spécialisées dans la production de travail mécanique (et chaleur). Il existe trois types de fibres musculaires: Fibre striée squelettique : mouvement volontaire Fibre myocardique = striée : fonctionnement autonome pour la contraction du cœur Fibre lisse : mouvement involontaire sous contrôle du système nerveux végétatif. 138

139 VII- Le tissu musculaire A) Le muscle strié squelettique : Le rhabdomyocyte (= cellule musculaire striée squelettique) est une cellule d origine mésodermique, plurinucléée (syncytium), avec de nombreux organites. Au centre du rhabdomyocyte, se trouve l appareil contractile (myoplasme), composé de myofilaments (d actine et de myosine) organisés sous forme de sarcomères. Appareil contractile vu au MO (cf schéma) : - Bandes sombres A (anisotropes) avec au milieu une bande H plus claire, et une strie M (au centre de la bande H). - Séparées par des hémi-bandes claires I (isotropes), coupées en deux par des stries Z. 139

140 VII- Le tissu musculaire Le sarcomère est l unité de base contractile de la fibre musculaire, comprise entre deux stries Z, et comprend une bande A et deux 2 demi bandes I +++. L alignement de sarcomère forme une myofibrille. 140

141 VII- Le tissu musculaire Il existe plusieurs types de FMSS: Fibres extrafusales : la majorité -Fibres de type I : contraction lente mais soutenue -Fibres de type II: contraction rapide mais fatigable Fibres satellites : mononucléées, pour la régénération du tissu Fibres intrafusales : forment le fuseau neuromusculaire, récepteur pour mesurer le degré d étirement du muscle. 141

142 VII- Le tissu musculaire Le muscle est un organe composé de : Fibres musculaires entourées d une lame basale Endomysium (TC lâche) entre les fibres Périmysium (TC dense) délimitant les faisceaux Epimysium (TC dense) délimitant le muscle. 142

143 B) Muscle cardiaque (myocarde) : VII- Le tissu musculaire Définition : tissu musculaire spécialisé dans la genèse d un rythme cardiaque autonome par ses propriétés contractiles. Il existe trois types cellulaires: - Les cellules cardionectrices (cardiomyocytes automatiques) : responsables de la création de l influx nerveux à l origine du rythme cardiaque et de sa transmission. - Les cardiomyocytes contractiles: bifurquées et contractées de manière synchrone sous l effet de la dépolarisation transmise par les cellules cardionectrices, par des jonctions spécialisées (stries scalariformes). - Les cellules myoendocrines : sécrétion endocrine (peptide atrial natriurétique) 143

144 VII- Le tissu musculaire Cardiomyocyte contractile 144

145 VII- Le tissu musculaire C) Le muscle lisse : Le léiomyocyte (cellule musculaire lisse) est mononucléée et contient un appareil contractile formé d actine et de myosine, mais sans organisation en sarcomères +++. Elles se contractent de manière synchronisée par le biais de nombreuses jonctions communicantes. Il existe plusieurs types de FML: FML des viscères, péricytes (FML des parois vasculaires), cellules myoépithéliales, cellules myoépithélioïdes, myofibroblaste. Il existe différents types de muscles lisses: -Les FML isolées : dans les capsules conjonctives, les tissus conjonctifs, le chorion. -Les FML en couches concentriques: les plus fréquentes, retrouvées au niveau du tube digestif et des vaisseaux -Les FML organisées : rares, muscle arrecteur du poil, iris. 145

146 A) Définition : VIII- Le tissu neuroglial Le tissu neuro-glial est spécialisé dans la réception, le traitement, le stockage, la transmission de signaux électriques. Il est composé de neurones reposant sur un tissu de soutien, la névroglie, comprenant plusieurs types cellulaires. Le système nerveux se décompose en : - système nerveux central - système nerveux périphérique 146

147 B) Le neurone : C est la cellule principale du tissu nerveux, formée de plusieurs parties : - les dendrites : courts et ramifiés. - un corps cellulaire = péricaryon = soma VIII- Le tissu neuroglial - un cône d émergence : liaison entre le corps cellulaire et l axone - l axone: unique et plus ou moins long, en relation avec les autres neurones par les terminaisons axonales, comportant des synapses pour la transmission de l influx nerveux. 147

148 VIII- Le tissu neuroglial Classification des neurones : MORPHOLOGIQUE FONCTIONNELLE - Unipolaire - Bipolaire - Multipolaire - Pseudo-unipolaire - Apolaire - Sensoriel : organes des sens. - Sensitif : tact, température, douleur - Moteur : muscles - D association (ou interneurone) : dans la moelle épinière 148

149 VIII- Le tissu neuroglial Classification morphologique des neurones 149

150 C) La synapse : VIII- Le tissu neuroglial Définition : La synapse est une jonction particulière aux neurones, située au niveau des terminaisons axonales. Il existe deux types de synapses : - Électrique : transmission de la dépolarisation par le biais d ions. - Chimique : transmission de la dépolarisation par le biais de neuromédiateurs (sérotonine, histamine ). La synapse entre neurone moteur et FM est dite jonction neuromusculaire et fonctionne par le biais de l acétylcholine. 150

151 VIII- Le tissu neuroglial Synapse chimique 151

152 VIII- Le tissu neuroglial D) Les cellules gliales : Les astrocytes : - Les astrocytes fibreux (de type I) sont situés au niveau de la barrière hémato-encéphalique pour réguler le passage de nutriments vers les neurones. - Les astrocytes protoplasmiques (de type II) facilitent la conduction de l influx nerveux sur l axone et la transmission au niveau des synapses. Les oligodendrocytes : fabriquent la myéline au niveau du SNC. Les cellules de Schwann : fabriquent la myéline au niveau du SNP. Les microgliocytes : sont les macrophages propres au SN. Les épendymocytes : élaborent le LCR au niveau des plexus choroïdes. L ensemble de ces cellules intervient dans le développement et la nutrition des neurones, la formation des synapses, elles maintiennent l environnement du neurone stable au niveau des ions et favorisent la régénérescence. 152

153 VIII- Le tissu neuroglial 153

154 E) Organisation du tissu nerveux : Il est formé de deux substances: VIII- Le tissu neuroglial - La substance blanche : axones des neurones. Elle est centrale au niveau du cerveau et périphérique dans la ME. - La substance grise : corps cellulaires des neurones. Elle est périphérique dans le cerveau et centrale dans la ME. Il est se décompose en: - SN central : cerveau + cervelet + TC + ME - SN périphérique : ensemble des nerfs émergeant du cerveau ou du TC (nerfs crâniens) ou de la ME (nerfs rachidiens). 154

155 VIII- Le tissu neuroglial Substance grise Substance blanche Coupe de cerveau Coupe de moelle épinière 155

156 Le SNC est protégé par trois enveloppes (méninges) : - la dure mère (ou pachyméninges) : contre l os, la plus épaisse - l arachnoïde : sous la dure mère, sert de porte-vaisseaux et permet le passage du LCR - la pie mère : la plus proche du SNC et la plus fine. VIII- Le tissu neuroglial Le SNP est formé de nerfs, qui sont le regroupement de fibres nerveuses : - les axones sont séparés par l endonèvre. - plusieurs axones forment un faisceau délimité par le périnèvre. - plusieurs faisceaux forment un nerf délimité par l épinèvre. 156

157 VIII- Le tissu neuroglial 157

158 Stage de Pré-Rentrée 2012 UE2 Le Cytosquelette Diaporama réalisé par Zoé DI RUGGIERO (ATM 2 ) 158

159 Sommaire I- Généralités II- Fonctions III- Microfilaments d actine IV- Microtubules V- Filaments intermédiaires 159

160 I - Généralités Le cytosquelette est l ensemble de structures filamenteuses ou tubulaires à l intérieur d une cellule ayant pour fonction principale de maintenir la forme de la cellule. 160

161 I - Généralités Structure de base : Liaison longitudinale (zone de fragilité) Monomères (sous unité) Liaison latérale Protofilaments Elément du cytosquelette (un os de la cellule) 161

162 I - Généralités 3 éléments le constituent : 162

163 I - Généralités Le cytosquelette se forme par polymérisation de sous-unités protéiques : - globulaires : MF, MT. - fibreuses : FI 163

164 I - Généralités MICROFILAMENTS FILAMENTS INT. MICROTUBULES Monomère (SU) = Actine 2 protofilaments Monomère (SU) = Tétramère 8 protofilaments Monomère (SU) = dimère de tubuline 13 protofilaments 164

165 I - Généralités Structure dynamique et résistante : - Microtubules : très dynamiques mais peu résistants. - Microfilaments d actine : très dynamiques et résistants. - Filaments intermédiaires : peu dynamiques mais très résistants. 165

166 Orientation : indispensable pour le transport de certaines macromolécules. - Microfilaments d actine : - myosines I - Généralités + polarisé - Microtubules : Dynéine Kinésine polarisé Filaments intermédiaires : polarisé polarisé + + Pas de polarité des FI+++, pas de protéines motrices car pas d orientation Assemblage tête bêche en tétramère: Perte de la polarité, le + et le s annulent

167 Les trois éléments du cytosquelette fonctionnent en coopération. I - Généralités La plectine est la principale protéine permettant de relier les 3 éléments du cytosquelette. 167

168 II - Fonctions Maintenir la forme cellulaire. Servir de support structural à plusieurs fonctions cellulaires : - Mouvements (cils, flagelles) - Absorption (microvillositées) - Jonctions, Communication 168

169 II - Fonctions Diriger ou orienter le mouvement de certaines macromolécules d une région à l autre du cytoplasme. Permettre le mouvement et/ou le déplacement de la cellule. 169

170 III - Microfilaments L actine se présente sous forme d un monomère d actine G possédant un site nucléotidique pour l ATP. 3 principales isoformes : α, β, γ Dynamique de polymérisation: polymérisation d actine G -> actine F = MF = double hélice Extrémité + : ajout d actine G-ATP Extrémité - : perte d actine G-ADP Liaison non covalente entre monomères! 170

171 A) Nucléation et stabilisation: La formation des MF est spontanée +++. III - Microfilaments Le complexe Arp 2/3 : situé à l extrémité du MF d actine, il permet de réguler la polymérisation de l actine et permet la formation d un réseau branché d actine. La tropomyosine : c est une protéine fibreuse qui permet la stabilisation latérale de la double hélice d actine F. Les protéines de coiffe : situées à l extrémité +, elles permettent la stabilisation des MF d actine en bloquant la polymérisation/dépolymérisation. 171

172 III - Microfilaments B) Organisation : les MF d actines peuvent s organiser de 3 façons: Faisceau serré (ou parallèle) : grâce à la fimbrine. Faisceau large (ou contractile) : grâce à l alpha-actinine. Réseau tridimensionnel : grâce à la filamine. FAISCEAU SERRÉ FAISCEAU LARGE RESEAU 172

173 C) Rôle dans la cellule musculaire : III - Microfilaments Dans la cellule musculaire striée, l actine s organise pour former un sarcomère, unité de base contractile. Microfilament d actine au sein d un sarcomère 173

174 Rôle dans la cellule musculaire : III - Microfilaments 174 Etapes de la contraction musculaire

175 D) Autres rôles : III - Microfilaments - Microvillosités : - Locomotion, exocytose endocytose : - Déplacement à l aide de queue d actine : 175

176 IV - Microtubules Un microtubule possède une structure cylindrique creuse, constituée de dimères de tubuline α et β. 176

177 IV - Microtubules Il existe 2 types de microtubules : Les microtubules labiles : - microtubules cytosoliques - très dynamiques, instables - instabilité mise à profit lors de réorganisation de la cellule ou lors de mitose - sensibles au froid, aux alcaloïdes dépolymérisants - rayonnent à partir d un centriole MT labile 2 centrioles Les microtubules stables : - ne dépolymérisent jamais - stabilisés par des protéines spécifiques - forment des structures spécifiques : axonèmes, corpuscules basaux, centrioles 177

178 IV - Microtubules Chaque tubuline constituant le microtubule est capable de fixer une molécule de GTP, mais seul le GTP des tubulines β est hydrolysable en GDP. Hydrolysation du GTP des tubulines β Sans hydrolysation 178

179 A) Formation : IV - Microtubules In vitro - + Dépolymérisation Extrémité - Hydrolysation du GTP de la tubuline beta Polymérisation Extrémité + Insertion de dimères marqués par une molécule fluorescente 179 Effet tapis roulant

180 IV - Microtubules In vivo Au niveau de l extrémité on trouvera un complexe de nucléation qui empêchera la dépolymérisation à son niveau : ce sont les corpuscules basaux et les centres organisateurs MTOC (composé de 2 centrioles + du matériel péricentriolaire). Tubuline gamma (matériel péricentriolaire, site de nucléation) + Du coup la polymérisation et la dépolymérisation se feront par alternance au niveau de l extrémité

181 IV - Microtubules In vivo On a alors un succession de : - Catastrophe (dépolymérisation) - Sauvetage (reprise de la croissance, polymérisation) + 181

182 IV - Microtubules B) Protéines associées : Il existe de nombreuses protéines associées au microtubules, ou MAP : - stabilisatrices : MAP2, Tau, etc - déstabilisatrices : katanine, catastrophine, etc - motrices : dynéine (du + vers le -) et kinésine (du vers le +)

183 C) Rôle des MT lors de la mitose : IV - Microtubules 183

184 IV - Microtubules D) Autres rôles : - maintien de la géométrie cellulaire - transport de vésicules, protéines, organites, ARNm 184

185 E) Structures pluritubulaires : - Centriole : C est un structure en rayon de roue constitutive du centrosome. Centrosome = 2 centrioles perpendiculaires + matériel péricentriolaire. Les centrioles participent à la formation du centre cellulaire au cours de l interphase, et constituent les asters lors de la mitose. - Cils et flagelles : Constitués d un corpuscule basal et d un axonème, ce sont des structures stables qui jouent un rôle dans la mobilité cellulaire et extracellulaire (ex: spermatozoïdes, épithélium bronchique ). IV - Microtubules 185

186 IV Les filaments intermédiaires Les filaments intermédiaires sont les structures les plus stables et les moins solubles du cytosquelette. Ils sont constitués de sous-unités fibreuses (et non globulaires), qui varient selon les types cellulaires. En effet, il existe différents isoformes, classifiés en familles, qui présentent un domaine constant (domaine en bâtonnet) et des domaines variables (tête et queue). 186

187 A) Structure : IV Les filaments intermédiaires - partie centrale : AA hydrophobes organisés en hélice α. - extrémités : taille et structure variable Le superenroulement de 2 monomères parallèles constitue un dimère. 187

188 IV Les filaments intermédiaires Le filament intermédiaire est le fruit de l association antiparallèle de dimères pour former des tétramères, puis des tétramères en protofilaments. 8 protofilaments constituent un filament intermédiaire. Protofilaments 188

189 B) Fonctions : - résistance à l étirement dans la cellule musculaire. - stabilité mécanique de la peau. IV Les filaments intermédiaires - augmentation du diamètre du neurone (augmente la vitesse du potentiel d action). - organisation des chromosomes dans le noyau (lamines). 189

190 Sources Cours de S. Delbecq Cours de E. Cornillot Cours de Biologie cellulaire 4ème édition, P. Cau et R. Seïte. Ellipses Ed.,

191 Stage de Pré-Rentrée 2012 UE 2 Le noyau Diaporama réalisé par Pauline CONDON (ATP) 191

192 Sommaire I- Généralités II- L enveloppe nucléaire III- Description du pore nucléaire IV - Les échanges nucléo-cytoplasmiques V La matrice nucléaire VI Organisation de l ADN dans le noyau VII Nucléole et synthèse des ribosomes

193 En principe, il est unique et au centre de la cellule (sauf GR, certains kératinocytes, Ȼ plasmodiales et syncitiales). Il contient presque 100% du génome (ADN), délimité par une double membrane perçée de pores. Forme: rond (neurone), ovale (FB), polylobé (PN) Taille : définie par le rapport nucléo-cytoplasmique, c est-à-dire la place qu il occupe dans la cellule. On peut le mettre en évidence : - par fluorescence DAPI sur Ȼ vivante - par colorants basiques (hématoxiline) sur Ȼ fixée - par réaction de Feulgen I - Généralités

194 II Enveloppe nucléaire Elle se compose de 2 membranes séparées par l espace péri-nucléaire, (lui-même en continuité avec la lumière du RE). -mb externe = même composition que la membrane du RER -mb interne = canaux calciques, récepteurs aux histones (régulation de l expression des gènes) Variantes : Elle se désassemble en prométaphase Elle se rassemble en télophase. Pendant l interphase, double rôle : -séparation du génome -interaction avec le génome

195 Composition : 2 anneaux enchâssés dans l enveloppe nucléaire : cytosolique + nucléoplasmique + 1 petit anneau nucléoplasmique 1 transporteur central pour les grosses molécules (PM > 40 kda) 8 canaux latéraux pour diffusion facilité des petites molécules. Ancrage de nucléoporines N-Glycosylées dans l enveloppe. III Description du pore nucléaire

196 IV Echanges nucléo-cytoplasmiques Dans les deux sens, la protéine est sous forme repliée : - Cytosol nucléoplasme = via importine (α+β) -Nucléoplasme cytosol = via exportine Ces molécules reconnaissent un signal d adressage : -NLS : Localisation -NES : Exportation -NRS : Rétention Phénomène régulé par le nombre de pores, et le masquage/démasquage des séquences d adressage.

197 V La matrice nucléaire Lamina nucléaire = nucleosquelette formé par des lamines (FI) -donne sa forme à l enveloppe -phosphorylation des lamines rupture de l enveloppe (cf mitose).

198 VI Organisation de l ADN dans le noyau Le génome humain : 23 paires de chromosomes (chr), 3,2.10^9 pb/génome haploïde Chromatine (ADN + protéines) - dispersée = Euchromatine - condensée = Hétérochromatine - hypercondensée = Chr mitotiques (NB : il n y a pas de noyau lors de la mitose) Nucléosome = ADN + Histones (2*H2A,2*H2B,2*H3,2*H4 + 1*H1)

199 VI- Nucléole et synthèse des ribosomes dans le noyau C est une région intra-nucléaire présente à l interphase. Il contient les régions NOR des chromosomes acrocentriques (=5 paires : 13, 14, 15, 21, 22). Il est responsable de la synthèse des ribosomes : - synthèse d ARNr (ribosomal) 45S - incorporation de l ARNr 5 S non nucléolaire -séparation des 2 sous-unités, transfert par les pores, et assemblage cytoplasmique des sous-unités.

200 Stage de Pré-Rentrée 2012 UE 2 La mitose Diaporama réalisé par Pauline CONDON (ATP) 200

201 Sommaire I Avant propos : II Généralités : III Les différentes phases : A) Prophase B) Prométaphase C) Métaphase D) Anaphase E) Télophase

202 2h heures de cours assurées par Mr Carillo. Avant-propos C est ici une approche générale, avec les bases. Il n est pas nécessaire de tout connaître par cœur sur le bout des doigts dès le début, L intérêt est surtout de vous permettre d aborder plus tard le cours plus facilement.

203 Une des 4 phases du cycle cellulaire (phase M). Cycle cellulaire : Interphase + Mitose Mitose : Caryocinèse + Cytodiérèse I- Généralités Interphase 5 phases se succédant de façon continue. Mitose Seule phase du cycle cellulaire visible, durée courte comparée au reste du cycle cellulaire Objectif : Division de la cellule mère en deux cellules filles semblables par dédoublement du génome dupliqué pendant l interphase.

204 Prophase : Début : Visualisation des chromosomes. Fin : Rupture de l enveloppe nucléaire. II- Les différentes phases Prométaphase : Début : rupture de l enveloppe nucléaire. Fin : Fixation de tous les chromosomes sur le fuseau. Métaphase : Fin : Alignement des chromosomes dans le plan équatorial => plaque équatoriale Anaphase : Début : séparation des chromatides. Fin : Tassement polaire des chromatides. Télophase et cytodiérèse : Reformation de l enveloppe nucléaire (création de deux nouveaux noyaux) et séparation en deux cellules filles. Mémo : «TAMPPI» (Inter / Pro / Pro / Méta / Ana /Télo à l envers)

205 II- Les différentes phases A) Prophase : Chromatine non visible à l interphase se condense : chromosomes visibles mais on ne différencie pas les chromatides. CONDENSATION Eloignement des centres polaires (centrosomes) reliés à la membrane par des fibres, les asters qui les tractent vers les pôles.

206 II- Les différentes phases B) Prométaphase : Rupture de l enveloppe nucléaire (EN) en saccules. Les chromatides des chromosomes sont désormais discernables. Mise en place de l appareil achromatique = asters + pôles + fuseau mitotique Capture des chromosomes par les fibres kinétochoriennes (microtubules) qui les relient aux centrosomes. Des fibres polaires (microtubules) relient les centrosomes entre eux. Chaque chromosome est relié à chaque centrosome par une fibre kinétochorienne, il est ainsi attiré successivement de chaque côté : FISHING.

207 C) Métaphase : Dernier point de contrôle du fuseau : vérifie si présence d anomalie, au-delà l évolution est irréversible. Les chromatides ne sont désormais reliées que par des cohésines juxtacentromériques. Visibilité maximale = chromosomes en X Les chr. se concentrent au centre : plaque équatoriale.

208 II- Les différentes phases D) Anaphase : Le contrôle du fuseau est passé, désormais si une mutation n a pas été détectée et corrigée elle se répercutera sur les cellules filles. La séparase, une enzyme, coupe les dernières cohésines : les chromatides sont désormais des chr. anaphasiques qui sont tractés vers les pôles. La cellule s allonge et les saccules de l enveloppe nucléaire se répartissent entre les deux pôles. 1 chromosome anaphasique = 1 chromatide +++

209 E) Télophase et cytodiérèse : II- Les différentes phases Télophase : - Tassement des chromosomes anaphasiques aux pôles. - Formation de deux nouveaux noyaux à partir des saccules d EN => Fin de la Caryocinèse Cytodiérèse : étranglement puis séparation de la cell. mère en deux cell. filles par le resserrement d un anneau d actine.

210 Stage de Pré-Rentrée 2012 UE 2 La meïose Diaporama réalisé par Pauline CONDON (ATP) 210

211 Généralités Elle permet la formation de gamètes (spermatozoïde ou ovule) haploïdes (n chromosome) à partir de cellules souches sexuelles diploïdes. Elle est composée de 2 divisions successives : I - Division réductionnelle II- Division équationnelle

212 I- Division réductionnelle Longue prophase (divisée en 5 phases), précédée d'une réplication d'adn (les chromosomes sont à deux chromatides) Séparation des chromosomes homologues (= deux chromosomes d une même paire) C'est durant cette période que se font les crossing-overs (durant la prophase I) On passe de 2n à n chromosomes +++

213 II- Division équationnelle Pas de réplication de l'adn. On est à n chromosomes et 2q ADN : les chromosomes sont à 2 chromatides. Séparation des chromatides, semblable à une mitose (brassage interchromosomique). On passe de 2q ADN à 1q ADN, et on a toujours n chr.

214 Schémas

215 Mitose et meïose : quelles différences?