Dr E. CHEVRET UE Aperçu général sur l architecture et les fonctions cellulaires

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1 Aperçu général sur l architecture et les fonctions cellulaires

2 I. Introduction II. Les microscopes 1. Le microscope optique 2. Le microscope à fluorescence 3. Le microscope confocal 4. Le microscope électronique à transmission 5. Le microscope électronique à balayage III. La cellule procaryote IV. La cellule eucaryote 1. Le noyau 2. Le cytoplasme 3. La membrane plasmique V. De la cellule eucaryote aux tissus et organes

3 Tous les être vivants (êtres humains, animaux, plantes, mousses ) sont constitués de cellules

4 Formes de vie les plus simples : constituées de cellules isolées Organisme unicellulaire Organismes supérieurs : communautés de cellules qui dérivent d un zygote Organisme pluricellulaire => Les cellules sont les unités fondamentale de la vie

5 Etre humain : communauté multicellulaire de cellules spécialisées Fibroblastes Etc. Erythrocytes Coupe de peau Organisme humain : environ milliards de cellules Ces cellules : ont perdues caractéristiques nécessaires à une survie indépendante ont acquis particularités partagent le même génome, mais sont différentes 200 types cellulaires différents dans le corps humain

6 Les cellules d un être humain Collaborent entre elles pour former des tissus Tissus sont organisés en organes

7 Observation des cellules nécessite le recours à un microscope Microscope inversé

8 Image : Microscopy-UK International Gallery of Microcopy Images September 2002 Frithjof A. S. Sterrenburg Microscope datant du 17 ème siècle Microscope datant du 19 ème siècle Nécessité d attendre le 17 ème siècle et le développement des lentilles A cette époque : microscopes chers, réservés à une élite Au 19 ème siècle microscope utilisé à grande échelle, étude des cellules

9 Le microscope optique Grossissement jusqu à 1000 fois Résolution 0.2 mm Difficile de voir structures internes petites, transparentes, incolores Utilisation de colorants Indices de réfractions Photo : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences Photo : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences

10 Pour voir une cellule en microscope optique Lumière vive, focalisée sur l échantillon Préparation de l échantillon Jeu de lentilles au niveau objectif, oculaire Photo : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences

11 Le microscope à fluorescence Lumière incidente passe à travers deux jeux de filtres : avant échantillon, filtre permet sélection longueur d onde excitation après échantillon, filtre sélection longueur d onde d émission Visualisation de structures colorées à l aide de marqueurs fluorescents Photo : Dr E. Chevret. EA 2406 Laboratoire d histologie et pathologie moléculaire des tumeurs Univ, Bordeaux Schéma : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences

12 Un marqueur fluorescent est caractérisé par deux longueurs d onde : - une longueur d onde d absorption - une longueur d onde d émission Un marqueur fluorescent se lie à des molécules particulières dans la cellule => Visualisation, localisation de ces structures

13 Le microscope confocal Microscope à fluorescence dont la source lumineuse est un rayon laser Rayon laser focalisé sur échantillon, à un point précis à une profondeur particulière Réalisation de coupes optiques à différentes profondeurs Construction d une image en trois dimensions Photo : Carl Zeiss Microscope confocal Zeiss Cellules HeLa : triple marquage paxilline (anticorps, en vert), actine-f (palloidine, en rouge) et chromosomes (To-pro 3, en bleu)

14 Le microscope électronique à transmission, MET Utilisation : un faisceau d électrons, bobines magnétiques pour focaliser le faisceau Echantillon placé dans le vide Echantillon doit être très fin Contraste obtenu par des colorants aux métaux lourds, denses aux électrons Grossissement jusqu à 1 million Résolution 2 nm Schéma et photo : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences

15 Le microscope électronique à balayage Echantillon recouvert d une fine couche métaux lourds Balayage échantillon par un faisceau d électrons focalisés à l aide de bobines électromagnétiques Mesure par un détecteur en chaque point de l échantillon Construction image sur écran vidéo Images crées en 3D Grande profondeur de champ Résolution entre 3 et 20 nm Schéma et photo : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences

16 La cellule procaryote Les bactéries structure simple peu d organites pas de noyau Classification des êtres vivants sur la base de la présence ou absence de noyau => Eucaryotes Procaryotes Plupart des procaryotes : organismes unicellulaires forme : sphère, bâton spirale présence de flagelle ou pilis possible Peuvent être pathogènes Schéma : L essentiel de la biologie cellulaire 3 ème Edition. Alberts et al Médecine Sciences

17 La cellule procaryote (suite) Structure simple Limité par une membrane plasmique doublée d une paroi Schéma : cours de biologie cellulaire 5 ème Edition. Cau and Seïte. Ellipses

18 La cellule procaryote (suite) Exemple type : Bactérie Division rapide par scissiparité Aérobie ou anaérobie Reproduction, croissance, production d énergie, synthèses de composés biologiques

19 La cellule eucaryote Plus grande, plus élaborée que la cellule procaryote Présente un noyau et des organites Unicellulaire : amibes, levures Multicellulaire : plantes, animaux, champignons Schéma : cours de biologie cellulaire 5 ème Edition. Cau and Seïte. Ellipses

20 La cellule eucaryote (suite) Cellule peut être assimilée à une vésicule aqueuse Augmente efficacité des réactions métaboliques Les différents compartiments permet à la cellule eucaryote d effectuer simultanément des réactions chimiques incompatibles Echanges d eau, de métabolites et d informations à l intérieur de la cellule vis-à-vis de l extérieur

21 La cellule eucaryote (suite) Organisation maintenue Toutes altérations de cette architecture entraîne des perturbations fonctionnelles Structures et fonctions sont étroitement liées, toutes anomalies de l une compromet l autre

22 Le noyau Organite prééminent Entouré de deux membranes Contient le nucléoplasme et l ADN acide désoxyribonucléique => Renferme le génome (répartie sur 46 chromosomes) Information génétique est transmise au cytoplasme sous forme d ARN acide ribonucléique Echanges d eau, de métabolites et d informations à l intérieur de la cellule vis-à-vis de l extérieur

23 Copie de l ADN en ARN = transcription Fabrication de protéines selon l information contenu sur l ARNm = traduction Schéma d après : cours de biologie cellulaire 5 ème Edition. Cau and Seïte. Ellipses

24 Le cytoplasme Limité par la membrane plasmique Comporte compartiments individualisés morphologiquement Système endomembranaire, mitochondries, péroxysomes Cytosol Schéma d après : cours de biologie cellulaire 5 ème Edition. Cau and Seïte. Ellipses

25 La membrane plasmique Frontière entre cytoplasme et environnement cellulaire Assure échanges permanents Maintient différence de concentration ionique

26 De la cellule eucaryote aux tissus et organes Organismes pluricellulaires constitués d une grande variété de tissus Coordination et régulation cellules spécialisées dues aux systèmes de communications intercellulaires Des cellules d un ou plusieurs types s associent pour former un tissu

27 Les tissus animaux sont classés en 5 catégories Epithélium. Ex : endothélium, mésothélium Tissus conjonctifs. Ex : T osseux, Cartilage Tissu nerveux Tissu musculaire Tissu sanguin Plusieurs types de tissus se regroupent pour former des organes