La cellule. Cellule procaryote. Cellule Eucaryote

Transcription

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2 La cellule Taille : de l ordre du micromètre (10-6 m) 2 types de cellules Cellule procaryote (bactéries) Cellule eucaryote : animale, végétale Cellule procaryote Vie unicellulaire Noyau non délimité par une membrane Présence possible de pili, flagelle, capsule Végétale ou Animale Cellule Eucaryote Vrai noyau délimité par une membrane

3 Composition Membrane plasmique Cytosol Noyau + enveloppe nucléaire Organites : Mitochondries Réticulum endoplasmique (lisse et rugueux) Appareil de Golgi Ribosomes Endosomes, lysosomes

4 Organites Mitochondrie Ribosomes RE Appareil de Golgi Endosome et lysosome Noyau Fonction principale Apporte l énergie à la cellule Permettent l allongement des peptides Synthèse, translocation et adressage de protéines Glycosylation (ajout de molécules de sucres sur les protéines) Synthèse des lipides Stockage du calcium et autres substances Transport des protéines Glycosylation des protéines Tri et adressage des protéines Stockage du calcium Dégradation de protéines, lipides, sucres, acides nucléiques Contient l information génétique

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6 Méthodes d observation I. Microscopie optique (MO): Grossissement x1000 à x2000 Photonique = Lumière traverse l objet Hors souvent objet pas transparent! Nécessite donc la préparation de l échantillon

7 Méthodes d observation Préparation de l échantillon au MO : 1) Fixation (formol ) 2) Déshydratation (bains d alcool croissant) 3) Inclusion (Paraffine) 4) Coupe (5 à 10 µm) 5) Réhydratation (bains d alcool décroissant) 6) Coloration (MGG, HE ) 7) Observation au microscope optique Autres types de microscopes optiques: Stéréomicroscope Microscope confocal Microscope à lumière polarisée Microscope à fond noir Microscope à contraste de phase Microscope inversé Microscope UV

8 Méthodes d observation II. Le microscope électronique (ME): Utilise un faisceau d électrons. Plus puissant que le microscope optique. 2 Types : MET (x ) MEB (x ) Mais plus contraignant: Coupe plus fine (50 nm) Sous vide Coloration spécifique

9 Méthodes d observation Préparation de l échantillon au MET : 1) Fixation (Glutaraldéhyde + Acide osmique ) 2) Déshydratation (bains d alcool croissant) 3) Inclusion (Résines époxy) 4) Coupe (5 à 10 nm) 5) «Coloration» (métaux lourds ) 6) Observation Préparation de l échantillon au MEB : 1) Fixation (Glutaraldéhyde + Acide osmique ) 2) Déshydratation (alcool ) 3) Gonflage: CO 2 liquide -> gazeux 4) «Coloration» (Ombrage métallique ) 5) Observation

10 = Broyage puis centrifugation des cellules. Isole les différents organites en grande quantité. Permet leur étude biochimique (composition, métabolisme ) Première étape = homogénéisation Désintègre la membrane plasmique sans endommager les organites Deuxième étape = centrifugation Isole le culot (sédimenté) et le surnageant (non sédimenté) On récupère le culot Fractionnement cellulaire On recommence la centrifugation (+vite) avec le surnageant Répéter ce procédé en augmentant à chaque fois la vitesse de centrifugation permet d isoler des constituants de + en + petits Milieux plus ou moins complexes Permet l étude in vitro des phénomènes cellulaires Technique délicate (dépend composition du milieu, ph, température ) A permit beaucoup de découvertes Cultures cellulaires Mais résultats parfois difficilement transposable in vivo

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12 Immunomarquage Il permet de visualiser différents types de molécules. Ligands : molécules qui ont une grande affinité et spécificité avec les molécules recherchées. La fixation du ligand sur la molécule recherchée est visualisée par d autres molécules appelées marqueurs. Dans le cas de l immunomarquage, le ligand est toujours un anticorps. Marqueur (Anticorps Ac) Ligand (Anticorps Ac) Molécule recherchée (antigène Ag)

13 Immunomarquage direct Technique en un seul temps de réaction : le marqueur est couplé au ligand quel qu il soit. Prenons une protéine P d une souris et injectons la chez un lapin. fabrication d Ac anti P chez le lapin. Protéine P injection marquage souris lapin Ac anti P Ac anti P marqué

14 Immunomarquage direct Principe de l immunomarquage direct : + Ag P lavages anti P marqué (Ac de lapin) Complexe Ag/Ac marqué visible Elimination des Ac non fixés

15 Immunomarquage indirect Technique en deux temps : fixation du ligand au niveau de la cellule fixation du marqueur 1) + Ag P lavages Anti P (Ac de lapin) Complexe Ag/Ac invisible car non marqué Elimination des Ac non fixés

16 Immunomarquage indirect 2) Anti Ac de lapin commercialisé (dirigé contre tous les Ac de lapin, pas seulement contre les Ac P) + lavages Complexe Ag/Ac invisible car non marqué Complexe visible +++ Elimination des Ac non fixés

17 Technique de fractionnement Ultracentrifugation Principe : Vitesse très élevée La vitesse de sédimentation d une structure cellulaire dépend de : sa taille sa densité sa forme Ultracentrifugation différentielle Centrifugations de plus en plus rapides et de plus en plus prolongées Pas de séparation individuelle de tous les éléments Seuls les composés de taille et de densité différentes sont séparés

18 Ultracentrifugation en gradient de densité 1) En vélocité Séparation des organites en fonction de leur vitesse de sédimentation. Attention : l ultracentrifugation est effectuée pendant un temps déterminé. Si le temps est trop long, tous les composés se déposent dans le culot. 2) A l équilibre Principe : Un composant cellulaire atteint une position où la densité de la solution est égale à sa propre densité. Les composants restent à la même place, à l équilibre, quelque soit le temps de centrifugation.

19 Autohistoradiographie Principe : Mise en évidence du lieu de biosynthèse des macromolécules de la migration des macromolécules au sein de la cellule Mise en présence des cellules utilisation de précurseurs métaboliques radiomarqués in vitro ou in vivo Marquage radioactif d une molécule : Utilisation de radioisotopes Exemple : Remplacement de 1 H par 3 H Molécule non radiomarquée ( 1 H) Molécule radiomarquée ( 3 H) Emission d un rayonnement β

20 Méthode du «Pulse-Chase» : Autohistoradiographie Deux temps : Incubation brève dans un milieu radioactif = Pulse Remarque: Toutes les macromolécules synthétisées sont radioactives. Remplacement du milieu radioactif par un milieu non radioactif = Chase Mécanisme : Préparation recouverte d une émulsion photographique. Transformation : cristaux AgBr Ag métal β β Cristal d AgBr Gélatine Emulsion photographique 3 H Echantillon (cellules marquées au 3 H) Support (lame de verre ou grille recouverte de carbone pour la ME)

21 LES MEMBRANES BIOLOGIQUES. 1. Définition 2. Aspect 3. Structure moléculaire 4. La mosaïque fluide 5. Les rôles de la membrane 6. Les différenciations de la membrane

22 2 types de membranes biologiques : la membrane plasmique les membranes intracellulaires Les deux sont en relations (Cf. endocytose) La membrane plasmique Elle délimite la cellule. = en périphérie de la cellule = frontière entre le Milieu intracellulaire (MIC) et le milieu extracellulaire(mec) La membrane plasmique n est pas qu une barrière, elle permet également les échanges. Ex : grâce aux RECEPTEURS. Au microscope optique : membrane = une ligne qui correspond à la membrane plasmique + ce qu il y a autour Au microscope électronique (aspect diffère selon la technique employée) : trilamellaire (en coupe transversale) aspect particulaire (en coupe tangetielle) 2 hémi-membrane E + P (en cryofracture)

23 Les lipides forment la bicouche Les protéines permettent de donner sa fonction à la membrane (ex : rôle de récepteurs, ) Les glucides ne sont retrouvés qu à l extérieur et sont toujours associés soit aux Pn (protéines), soit aux Lp (lipides). Les LIPIDES : = molécule amphipathique (possèdent un pôle hydrophile et un pôle hydrophobe). Le pôle hydrophile se tourne vers l eau, et le pôle hydrophobe se tourne vers le «gras»! => Formation en micelle => Formation en bicouche Le cholestérol : = petite molécule rigide. Elle s intercale entre les lipides des membranes La membrane est moins perméable aux petites molécules hydrophiles Cholestérol : ds membrane plasmique ++ ds les membranes intracellulaires

24 Les GLUCIDES : ils sont toujours associés: aux protéines = Glycoprotéines aux lipides = Glycolipides Les Glucides ne sont jamais en contact avec le cytoplasme Sur la face externe de la membrane plasmique ou sur la face interne de la membrane des organites. Les PROTEINES : 2 types intrinsèque = liées à la membrane par des liaisons de fortes énergie extrinsèque = liées à la membrane par des liaisons de faibles énergie Plus il y a de protéines dans une membrane, plus celle-ci est active. Ex : Mb d un neurone (simple rôle de conduction de l influx nerveux) : 20% de Pn Mb hépatocyte (rôle +++ de transport) : 50% de Pn Les éléments de la membrane ne sont pas figés, ils bougent. Les lipides ont des mouvements de diffusion latérale, de rotation, de flip-flop (= changement de feuillet) Les protéines ne peuvent se déplacer que dans le plan de la membrane.

25 1. Barrière sélective. Imperméable aux substances hydrophiles (ms passage grâce aux canaux, pompes, ), petites molécules hydrophiles passent. Perméable aux substances hydrophobes => Les membranes déterminent des compartiments!!!! 2. Support de charges électriques Protéines et perméases -> maintient d un potentiel de repos au niveau de la membrane des cellules. Différence de -70 mv entre feuillet externe et feuillet interne de la membrane. Ce phénomène consomme de l énergie => existe donc que tant que la cellule est vivante! 3. Support de réaction enzymatique. 4. Permet la réception et le transfert de messages. Grâce aux récepteurs (=Rc) 1 er messager dans le MEC = le ligand => fixation au récepteur => action du second messager Si ligand hydrophobe = traverse la membrane (dc Rc cytosolique) Si ligand hydrophile ne peut traverser => Rc membranaire

26 Ce sont des déformations permanentes de la membrane qui permettent à la cellule de s adapter à ses fonctions. 1. ABSORPTION Pour la faciliter, on va augmenter la surface cellulaire Des microvillosités (cytosquelette d actine) ou des pseudostéréocils (pas de cytosquelette organisé) 2. MOBILITE Déformation = cil vibratile ou flagelle (cytosquelette = microtubules) 3. CONTACTS INTERCELLULAIRES = les jonctions. Ex : jonctions serrées pour fonction d étanchéité Jonction communicantes pour synchronisation des cellules Etc,.