Structures/Ultrastructures de la Cellule Eucaryote

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1 M Structures/Ultrastructures de la Cellule Eucaryote 5-ième Générale / Transition Sciences de Base (3P/Sem.) Biologie FWB Important: D = Le contenu sera distribué sur support papier («syllabus»; parfois sous un autre format) M = Non distribué (mais accessible via ppt et/ou pdf sur section AESS) S = Slide de Synthèse distribué intégralement sur support papier 1 E = Slide à distribuer sur support papier dans le cadre d un exercice ou d une évaluation

2 M Les slides qui suivent sont des slides de synthèse destinés à l impression papier Info. pour Prof. Attention! 1. Faites des impressions recto-verso. 2. Si vous devez vous passer de l impression couleur, vérifiez l aspect avant impression. 3. Pour des raisons de lisibilité certains «slides» de synthèse sont repris dans une version A4 portrait! Ne les oubliez pas! 2

3 m = 0,1 nm m = 1 nm m = 10 nm m = 0,1 μm m = 1 μm m = 10 μm m = 0,1 mm m = 1 mm m = 1 cm m = 10 cm m = 1 m m = 10 m S Synthèse Echelle du Vivant, Méthodes d Observation & Ultrastructure de la Cellule Eucaryote (1/8) Petit 1. Atomes [Physique, Chimie] 2. Molécules (eau mais aussi lipides, protéines, glucides, ) [Biochimie, Biologie Moléculaire] 3. Virus [Virologie] 4.a. Procaryotes (sans noyau ni organites limité par une paroi) [Bactériologie] 4.b. Organites/Structures Cellulaires (internes, Eucaryotes) [Biologie Cellulaire] 5. Cellules & Tissus: Ensemble de cellules de structures et fonctions semblables [histologie] 6. Organes / Systèmes associés à une/des fonction(s) précise(s) [anatomie] 7. Organismes (ensemble d organes / systèmes qui coopèrent / interagissent) 8. Populations / Sociétés [sociologie, démographie, écologie, ] Grand Source(s): Wikipedia open sources Moyens / Méthodes d observation (quelques) Œil: jusqu à 0.2 mm Loupe / Microscope photonique : jusqu à 0,2 μm Microscope «électronique» jusqu à 2 nm Cristallographie jusqu à 0.2 nm Echelle Logarithmique (en base 10) partielle de Longueur (unité de base du Système International = mètre) Pour représenter ensemble en longueurs réelles Crevette et Rorqual il faudrait aligner en mode paysage 100 feuilles de papier A4 (+Intérêt statistiques: pour minimiser l impact des trop grands / trop petits nombres/données). 3 Attention! On ne représente / dessine pas quelque chose en Log, on visualise!

4 S Synthèse Echelle du Vivant, Méthodes d Observation & Ultrastructure de la Cellule Eucaryote (2/8) Microscopie Optique / Photonique. Il est difficile de dire qui a inventé le microscope composé (2 lentilles). Fin XVIème / Début XVIIème siècle (opticien Hollandais Hans Janssen, Galilée et son occhiolino) Un dessin par Francesco Stelluti de trois abeilles sur sceau papal passe pour la première image de microscopie publiée. Christian Huygens fin du XVII siècle un oculaire simple à deux lentilles corrigé des aberrations chromatiques premier pas vers le microscope. Antoni van Leeuwenhoek ( ) attiré l'attention des biologistes sur les utilisations du microscope. les systèmes à plusieurs lentilles restaient difficiles à mettre au point et il fallut pas moins de 150 ans de développement des optiques avant que le microscope composé puisse livrer une qualité d'image équivalente à celle des microscopes simples de Van Leeuwenhoek. Ce qu il y a de sûr c est que depuis lors la technologie «microscopique» a fortement évolué proposant de très nombreuses variantes: 1. Microscopie en champ clair (classique; inversé ou non origine de la source de lumière) 2. Microscopie en réflexion ( transmission; objet épais / opaque; info. sur surfaces; utilisation de miroirs/prismes) 3. Éclairage épiscopique ( diascopique = à travers; aussi pour info surfaces) 4. Microscopie en champ sombre: on observe la lumière diffusée. 5. Illumination oblique (angle d illumination; contrastes) 6. Microscopie en lumière polarisée (filtres) 7. Microscopie en fluorescence (émissions spécifiques) Microscope Electronique (MET). XVIIème siècle Un type de microscope qui utilise un faisceau de particules d'électrons pour illuminer un échantillon et en créer une image très agrandie. Les microscopes électroniques ont un plus grand pouvoir de résolution que les microscopes optiques qui utilisent des rayonnements électromagnétiques et peuvent obtenir des grossissements beaucoup plus élevés allant jusqu'à 5 millions de fois, alors que les meilleurs microscopes optiques sont limités à un grossissement de 2000 fois. Ces deux types de microscopes ont une résolution limite, imposée par la longueur d'onde du rayonnement qu'ils utilisent (la longueur d'onde d'un électron est beaucoup plus petite que celle d'un photon de lumière visible). Aussi variantes: 1. Microscope électronique en transmission 2. Microscope électronique à balayage 3. Microscope électronique par réflexion 4. Microscope électronique à balayage en transmission Un système/appareil voit des électrons et en recrée (ordinateur) une image en photons que l œil peut voir 1933 AJD Source(s): AJD

5 S Synthèse Echelle du Vivant, Méthodes d Observation & Ultrastructure de la Cellule Eucaryote (3/8) La microscopie optique a révélé l existence de 2 niveaux très différents d organisation cellulaire. Certaines cellules mènent une vie totalement indépendante, ce sont des êtres unicellulaires. D'autres au contraire vivent en communauté, elles appartiennent à des êtres pluricellulaires constitués de cellules identiques ou a l'inverse, extrêmement diversifiées mais apparentées par leur patrimoine génétique. Sur ces bases les cellules ont été classées en deux types correspondant à deux schémas différents de leur organisation : Un schéma simple, primitif, représentatif des premiers organismes vivants : Ce sont les procaryotes : êtres unicellulaires, comprenant toutes les bactéries et les formes voisines (exemple: algues bleues). Un schéma plus complexe: celui des eucaryotes représentatif de tous les autres organismes vivants apparus progressivement depuis ans. Les cellules eucaryotes se différencient des cellules procaryotes notamment /principalement par un noyau limité par une enveloppe qui contient leur patrimoine génétique. Comme le montre le tableau 1 ci-contre reprenant l évolution au fil du temps des systèmes de classification, l évolution de la classification est largement liée aux développements des méthodes d observation et technologies applicables dans le domaine scientifique (notamment Biologie Moléculaire; exemple séquençage de l ADN arbres génétiques / cytologiques): A noter: On désigne de façon arbitraire par structure ce que l'on observe au microscope photonique, et par ultrastructure ce que l'on observe au microscope électronique. Source(s): & wikipedia open sources 5

6 S Synthèse Echelle du Vivant, Méthodes d Observation & Ultrastructure de la Cellule Eucaryote (4/8) Cellule Animale On désigne de façon arbitraire par structure ce que l'on observe au microscope optique (photonique) et par ultrastructure ce que l'on observe au microscope électronique. Cellule Végétale Ribosomes Vésicule de sécrétion Source(s): La taille de la cellule animale est d'environ 5-20 micromètres (plus pour les ovocytes: œuf de poule ). La taille d'une cellule végétale est de micromètres. 1. Une membrane cellulaire ou plasmique qui est une frontière, un lieu d'échange entre les milieux intra- et extra- cellulaires 2. Un noyau d'une taille de 3 à 10 micromètres généralement sphérique délimité par une enveloppe nucléaire contenant des pores (échanges). Dans le noyau nous trouvons des nucléoles, de la chromatine plus ou moins condensée ou dispersée (matériel génétique) 3. Le cytoplasme constitué d'une substance fondamentale, le cytosol et de différents organites : a) Le réticulum endoplasmique constitué de cavités aplaties, celui-ci peut-être associé à des ribosomes et l'ensemble forme alors des RE Rugueux (vs. RE Lisse) b) Les ribosomes (usine à fabriquer des protéines) c) L appareil de Golgi : système très organisé formé d'empilement stables (les dictyosomes) = Centre de distribution d) Le cytosquelette constitué de différentes protéines associées en microfilaments / microtubules dont certains se rassemblent de manière structurée au voisinage du noyau pour former les centrioles. Il intervient dans la mise en forme de la cellule et lors d évènements spécifiques (division cellulaire) e) Les mitochondries. f) Les lysosomes : vésicules stables qui contiennent des enzymes. g) Les vésicules de sécrétion. Et en outre chez les cellules végétales on distingue: 4. La paroi pectocellulosique (extracellulaire) qui donne à la cellule sa forme et ces propriétés mécaniques. Dans cette paroi, les communications intercellulaires sont assurées par des plasmodesmes. 5. Certains organites cytoplasmiques spécifiques (en plus de ceux de la cellule animale): Petite note sur les champignons h) Les plastes, en particulier les chloroplastes qui sont responsables de la photosynthèse et contiennent de la chlorophylle. i) La vacuole. Champignons 6