Chapitre III. Différenciations morphologiques de la membrane

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1 Chapitre III Différenciations morphologiques de la membrane Dr A. DEKAR /

2 Cellule arrondie ou polygonale Cellule orientée polarisée Contact avec le MEC identique par toute sa surface Contact avec des milieux différents

3 Dans une Cellule orientée (polarisée), la membrane Différencie 3 faces de contact avec le MEC Lumière Apicale Membranes voisines = Faces Latérales Basales MEC= Lame basale

4 Différenciations apicales = les microvillosités Organisation au M.Ph Arrangement en MET Plateau Strié Bordure en brosse Stéréocils Taille des µv Répartition Espaces inter µv

5 Les microvillosités

6 Organisation Des microvillosités éparses (sans arrangement particulier) en ME à balayage Présentes sur différents types cellulaires

7 Le plateau strié caractérise l épithélium intestinal

8 Cellules absorbantes Coupe d intestin grêle Villosités intestinales en M O Entérocytes en MET

9 Epithélium d'une villosité intestinale (au fort grossissement) Différenciation du pôle apical en Plateau strié au M.Ph

10 Microvillosités de l entérocyte observées en MET Répliques de microvillosités de l entérocyte observées en MEB

11 Ultrastructure du pôle apical d un entérocyte: microvillosités de tailles égales et régulièrement espacées

12 Balayage du pôle apical d un entérocyte au MEB

13 Ultrastructure des microvillosités : mise en évidence de l axe filamenteux formé des Microfilaments fins d Actine Microvillosités en sections Transversales faible grossissement Microvillosités en sections Transversales fort grossissement

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15 Composants moléculaires d une microvillosité I protéines de liaison des filaments d actine: la villine

16 La bordure en brosse caractérise l épithélium rénal

17 Dans les sections de tubules rénaux, le Pole apical présente une bordure en brosse

18 A B Structure (A) et Ultrastructure (B) du pôle apical d une cellule rénale: microvillosités de tailles inégales et irrégulièrement espacées

19 Les microvillosités du plateau strié et de la bordure en brosse augmentent la surface membranaire au contact de la lumière pour favoriser l absorption des molécules présentes

20 Pôle apical de l épithélium épididymaire est garni de stéréocils Section de canal épididymaire

21 Photographie en microscopie électronique à balayage des stéréocils. Noter leurs longueur importante et leurs extrémités flexueuses

22 Photographie en microscopie électronique à balayage montrant la taille inégale de la touffe stéréociliaire des cellules de l oreille interne. Caractère important pour la transmission des signaux sonores

23 Différenciations basales

24 Les invaginations basales des cellules rénales Augmentation de la surface d échange basale La présence des mitochondrie indique que les échanges sont des transport actifs de molécules

25 Micrographie de MET des invaginations basales d une cellule rénale en contact avec un capillaire sanguin

26 Caractéristiques de l épithélium rénal Cellules rénales L épithélium absorbant réalise des transports orientés: une absorption des substances de la lumière par la surface apicale une libération de ces substance dans la circulation par la surface basale

27 Différenciations latérales

28 Faces latérales Interdigitations latérales Dispositifs jonctionnels Zonula Forme de la surface de liaison Macula Fascia occludens Caractérisation Largeur de l espace intercellulaire Gap adhérens

29 Replis membranaires latéraux en accordéon C1 C2

30 MET MEB C1 C2

31 Signification physiologique des interdigitations latérales Membranes plasmiques mises en réserve pour permettre un changement de forme Ex1 Cell. Cubique cell. Prismatique EX2: Épithélium vésical =épithélium de transition Vessie vide vessie pleine

32 Epithélium vésical ou épithélium de transition Vessie vide

33 Epithélium vésical ou épithélium de transition Vessie pleine

34 Coupe histologique et Représentation schématique de l épithélium vésical à l état vide

35 Coupe histologique et Représentation schématique de l épithélium vésical à l état plein Les intérdiditations y sont importantes

36 Dispositifs jonctionnels

37 Dispositifs jonctionnels Caractérisation Forme de la surface de liaison Largeur de l espace intercellulaire Zonula = ceinture Macula = Point Fascia = plaque Occludens = fermé = absent Gap = Étroit Adherens = large

38 Les trois conformations ( morphologies) des surfaces de contact membranaires dans les dispositifs jonctionnels

39 Trois largeurs de l espace intercellulaire dans les jonctions

40 DIFFERENCIATIONS DES CELLULES EPITHELIALES Légender APICALE LATERALE BASALE

41 La combinaison des 2 critères permet d identifier: 4 Jonctions latérales 1 Jonction basale Zonula Occludens Zonula adherens Gap Macula Adhérens Hémi-desmosome

42 Classification fonctionnelle des jonctions cellulaires JONCTIONS IMPERMEABLES JONCTIONS D ADHERENCE intercellulaire JONCTIONS COMMUNICANTES Zonula occludens Macula adherens = Desmosome maculaire Hemidesmosome Zonula adherens = Desmosome de ceinture GAP JONCTION CELLULE-MATRICE

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44 La jonction zonula occludens = jonction serrée = tight junction = jonction étanche

45 Ultrastructure et réplique de la Zonula Occludens

46 les répliques révèlent que: Les protéines intramembranaires sont réparties en rangées anastomosées

47 Réplique de la ceinture serrée (ZO) MEB MET

48 Localisation, surface et espace intercellulaire dans la ZO Fort grossissement

49 Dans les cellules hépatiques la ZO est située sur les faces latérales en raison des interactions de ces surfaces avec les capillaires sanguins

50 Composition moléculaire de la ZO

51 Représentation en coupe et en 3D de la disposition des protéines transmembranaires (les Occludines) au sein du feuillet membranaire dans la Z.O.

52 Représentation en 3D de la face interne des membranes au niveau de la ZO

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54 MET Occludines

55 Rôles de la ZO La jonction zonula occludens = jonction serrée = tight junction = jonction étanche Rôle: imperméabilité entre le contenu de la lumière et l espace intercellulaire

56 La polarité de la répartition des protéines membranaires

57 la jonction ZO sépare le domaine apical du domaine latéro-basal

58 La ZO optimise le transport orienté des molécules dans les cellules polarisés Le pôle apical absorbe (concentration des transporteurs du contenu luminal Le pôle basal libère les molécules dans le sang

59 Légender Bloc diagramme montrant l ultrastucture du pôle apical de cellules épithéliales: les entérocytes

60 La jonction Zonula adherens

61 La ZA, est située sous la ZO dans les épithéliums absorbants

62 Zonula adherens

63 Composition moléculaires de la ZA

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65 Représentation ultrastructurale et moléculaire de la Zonula Adherens nm

66 Représentation ultrastructurale et moléculaire de la Zonula Adherens nm

67 Rôles physiologiques Adhérence des cellules épithéliales Synchronisation Des mouvements de contraction

68 La ceinture d adhérence assure la synchronisation des contractions et des sécrétions (voir cours cytosquelette)

69 La contraction des ceinture d adhérence assure la formation de la gouttière neurale puis du tube neural au cours de l embryogenèse (voir cours embryologie)

70 Légender

71 exercice

72 Macula adhérens =Jonction macculaire = Desmosome ponctuel

73 Aspect ultrastructural des desmosomes ponctuels

74 Macula Adhérens au fort grossissement ( MET)

75 Composition moléculaire du Desmosome maculaire

76 Les cadhérines de la macula sont particulières et leurs protéines d association les relient à des filaments de cytokératine nm

77 Autre représentation des composants moléculaires

78 Représentation en 3D de la M.A.

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80 Légender

81 Exercice

82 La succession des 3 jonctions constitue: Le complexe jonctionnel Représentation schématique de l ultrastructure du complexe jonctionnel

83 Jonction de communication = Gap junction

84 Morphologie et organisation moléculaire des jonctions Gap

85 Schématisation de l aspect Ultrastructural (à gauche) et en 3 D ( à droite) de la jonction Gap fascia

86 Composition moléculaire de la Jonction GAP Canal formé par la juxtaposition des deux Connexons Passage bidirectionnel de petites molécules

87 Aspect des connexons au MEB

88 La Gap correspond à une concentration de protéines transmembranaires de type canal: les connexons

89 Chaque Connexon est un héxamère de connexines et forme un hémi-canal. Les deux connexons mis face à face réalisent la jonction Gap

90 Jonction d adhérence cellule matrice Hémi-desmosome

91 Représentation ultraructurale de l hémi-desmosome

92 Représentation schématique des hemi-desmosomes

93 Composition moléculaire des hémi-desmosomes

94 récapitulatif

95 Tableau résumant les caractéristiques des dispositifs jonctionnels Cadhérines

96 Récapitulatif ultrastructural et moléculaire des dispositifs jonctionnels

97 Exercice Représentation en coupe et en perspective des Dispositifs jonctionnels observés en MET & MEB Représentation schématique de l ultrastructure du complexe jonctionnel

98 DESCRIPTION ET FONCTIONS DES JONCTIONS INTERCELLULAIRES. Nom de la jonction Aspect morphologique Organisation moleculaire Composants moléculaires Localisation Rôles Zonula occludens ou Jonction serrée ou Tight jonction (Schéma p.49 + Planche) Sur coupe mince (MET) la jonction compte 5 feuillets et un espace intercellulaire nul Sur réplique (MEB) la jonction montre des rangées anastomosées de protéines globulaires Occludines (lignes anastomosées) Au pôle apical des cellules épithéliales à microvillosités Ex : Entérocyte, cellules rénales, Aux faces latérales des hépatocytes. - barrière physiologique séparant le domaine apical du domaine baso latéral des Entérocytes - s oppose au passage des molécules de la lumière vers l espace intercellulaire pour optimiser les fonctions de transport au pole apical Zonula adhérens ou Desmosome de ceinture ou ceinture d adhérence (Schéma p.49 +Planche) Sur coupe mince la jonction compte 7 feuillets et un espace intercellulaire de 150 à 200Å. Les faces cytoplasmiques des membranes portent des filaments d actine entrecroisés constituant un réseau terminal Cadhérines = protéines transmembranaires jonctionnelles Fait directement suite à la jonction serrée dans les épithéliums polarisés Ex : Entérocytes, cellules rénales et acinus pancréatiques. -rigidité de la partie apicale de la cellule - cohésion des cellules épithéliales -permet la synchronisation des mouvements lors de la contraction intestinale ou lors de l exocytose Macula adhérens ou Desmosome ponctuel ou Desmosome (Schémas p p.74) Sur coupe mince la jonction compte 7 feuillets et un espace intercellulaire de 300 Å rempli de matériel granulaire présentant une ligne médiane. Les faces membranaires internes portent des plaques cytoplasmiques Des tonofilaments traversent la cellule pour relier les desmosomes ponctuels et les hémidesmosomes. Cadhérines Sur les faces latérales des cellules. Ex : cellules épidermiques, Entérocytes. - cohésion intercellulaire - points d ancrage des tononofilaments (filaments intermédiares de cytokératine du cytosquelette) - augmente la résistance mécanique des tissus Hémi desmosome (Planche) Sur coupe mince on observe une plaque cytoplasmique, un espace basal de 300 Å et des filaments intermédiaires Intégrines transmembranaires Au pôle basal des cellules épithéliales. Adhérence des cellules épithéliales à la lame basale Jonction Gap ou Jonction communicante (Schéma p.49 + Planche) Ultrastructure en 7 feuillets et un espace intercellulaire de 20 à 40 Å -Présence de connexons de 6nm de diamètre. - Les connexons mis face à face délimitent 1 canal central de 2 nm de diamètre permettant la communication directe intercellulaire. Connexines en héxamère transmembranaire = le connexon Epithéliums de revêtement (entérocytes) Tissus de soutien (os, cartilage) Tissus musculaires non squelettiques Tissus nerveux - communications intercellulaires par des petites molécules telles que ATP, AMPc, ions, acides aminés, oses, nucléotides.. - jouent un rôle de synapses électriques - permettent une amplification de la réponse hormonale par couplage métabolique des cellules.

99 Fin