Stage de pré-rentrée du tutorat

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Introduction à la biologie

Plan Définitions et théorie cellulaire Origine et évolution des cellules Architecture et fonctions cellulaires Vie et mort des cellules eucaryotes Systèmes cellulaires expérimentaux modèles

I. Définitions,La cellule : Est l'unité de base structurale et fonctionnelle du vivant. Est capable de vivre isolée et de se reproduire. On l étudie au microscope car elle fait entre 10 et 30 µm. Limites de résolutions : Œil nu : 0,2mm Microscope optique : 0,2µm Microscope électronique : 0,2 nm(en conditions optimales) Delta de 100 entre chaque

Théorie cellulaire, classification des êtres vivants : Elle peut vivre isolée (unicellulaire) ou associée à d'autres (pluricellulaires) On distingue deux types de cellules :

II. Origine et évolution, La cellule primitive est composée d'une bicouche phospholipidique formant sa membrane D'un ARN autoréplicatif enclavé dans sa membrane L'ARN va évoluer en ADN.

Cette compartimentation est un avantage sélectif. MAIS elle entraîne aussi une séparation avec le milieu extérieur d'où la nécessité de transports.

Évolution du métabolisme cellulaire. Les cellules tirent leurs énergie de l'atp par hydrolyse d'une de ses liaisons. Il y a eu trois types de réactions productrices d'atp chronologiquement successives: La glycolyse anaérobie (dégradation du glucose sans O2) : très rapide mais très faible rendement. La photosynthèse (l'énergie solaire et l'eau sont utilisées pour convertir le CO2 en molécules organiques et O2). Le mécanisme est aérobie puisque de l'o2 est utilisé. La glycolyse aérobie (utilise de l'o2 par la phosphorylation oxydative), très efficace pour produire de l'atp, très bon rendement mais la réaction est longue.

III. Architecture et fonctions cellulaires. La cellule procaryote : Elle n'a pas de noyau, c'est l'exemple les bactéries. Elle n'a pas de mitochondries, de SEM (système endomembranaire) ni de péroxysome mais elle a des ribosomes. Son génome est une molécule d'adn circulaire (nucléoïde) attachée à la membrane plasmique par le mésosome, on trouve souvent des plasmides. Sa division est très rapide (20 min) et elle est capable de vivre dans des habitats variés, son métabolisme peut être aéorobie ou anaéorobie, certaines sont pathogènes mais d'autres sont indispensable à notre survie (symbiose). Le corps humain possède 1013 cellules et 1016 bactéries, soit 1000 fois plus de bactéries!!!!!

Schémas de bactérie

La cellule eucaryote animale: Elle est composée : D'une membrane plasmique qui la sépare du milieu extérieur De deux compartiments : noyau et cytoplasme. Le noyau, limité par l'enveloppe nucléaire, contient le génome. Dans le cytoplasme on trouve le SEM (système en domembranaire) qui contient lui même le RE (réticulum endoplasmique), le Golgi, les lysosomes, les endosomes et l'enveloppe nucléaire. Dans le cytoplasme on trouve aussi les mitochondries et les péroxysomes qui n'appartiennent pas au SEM!!! La cellule comporte aussi un squelette interne : le cytosquelette composé de microfilaments d'actine (MF), de microtubules (MT) et de filaments intermédiaires (FI).

La cellule eucaryote :

Le noyau : Il est limité par une double bicouche lipidique dont la couche externe est en continuité avec le RE. Il contient le génome humain : 3 milliards de paires de bases soit 20 à 30 000 gènes répartis en 46 chms. (22+1 x2) La chromatine (visible en interphase) comprend : L'hétérochromatine (dense au ME, inactive, périphérique) L'euchromatine (claire au ME, active, centrale) Les nucléoles comprennent l'arnr et fabriquent les ribosomes. Le noyau disparaît pendant la mitose et les chms sont visibles.

Le Système Endoplasmique Membranaire Rappel : il est composé de l'enveloppe nucléaire, du REL (réticulum endoplasmique Lisse) et du REG (granuleux), de l'appareil de Golgi, des lysosomes et des endosomes.

Le Réticulum Endoplasmique Le RE est en continuité avec l'enveloppe nucléaire. Le REG (granuleux) a des ribosomes (face cytosolique), il collecte les protéines destinées au cytosol ou au MEC (milieu extra cellulaire). Le REL permet la synthèse des lipides (REL Lipides)

L'appareil de Golgi C'est un ensemble de saccules disposés en pile d'assiettes qui forment un dictyosome (1 ou plusieurs par C). Chaque dictyosomes est divisé en 3 parties : Cis / Médian / Trans (cis : noyau, trans:périph) C=Centre Sa fonction est la maturation des protéines qui viennent du REG.

Les Lysosomes Ensemble polymorphe (tailles et formes dif) de vacuoles contenant des enzymes lytiques fonctionnant à ph acides (5). C'est le systèmes digestif des cellules.

La mitochondrie NE FAIT PAS PARTIE DU SEM!!!!!! C'est le site de la phosphorylation oxydative qui produit de l'atp : c'est la centrale énergétique de la C. Elle a son propre génome et sa propre reproduction par division. Elle possède deux membranes.

Les peroxysomes NE FONT PAS PARTIE DU SEM. Organites ovoïdes (ou sphérique) ayant une seule enveloppe. C'est le siège des réactions d'oxydo-réduction et de détoxification des métabolites cellulaires : Les oxydases produisent de l'eau oxygénée H2O2 pour dégrader les métabolites. Les catalases utilisent l'h2o2 pour dégrader d'autres métabolites.

Le cytosol ou hyaloplasme Gel aqueux (ph=7)(ressemblant à du blanc d'oeuf cru), il contient les organites, ribosomes, mitos, csq. C'est le lieu de bcp de réactions chimiques, en particulier le lieu de début de toutes les synthèses protéiques (exp les mitochondirales). C'est un carrefour métabolique : anabolisme et catabolisme.

Le cytosquelette Ensemble d'édifices macromoléculaires, structures stables et dynamique : musculature cellulaire. Constitué en 3 familles de protéines organisées en polymères fibreux : Actine Microfilaments (MF) Tubuline Microtubules (MT) Protéines diverses Filaments intermédiaires (FI) Le centrosome (centre cellulaire) composé de 2 centrioles formé de MT. Les cils et flagelles sont des strucres stables de MT. Les microvillosités sont des structures faites de MF.

La membrane plasmique C'est une bicouche lipidique associée à des protéines et un glycocalyx. C'est un lieu d interactions qui permet: L adhérence (aux C voisines et à la MEC (matrice extra C)) La traductions des signaux Les phénomènes de transports de matériel.

III. Vie et mort des cellules eucaryotes Le cycle cellulaire : La vie de la majorité des C se déroule selon le cycle cellulaire qui permet leurs reproduction et donc le développement de la vie. Ce cycle comprend 4 phase successives : G1, S, G2, M. C'est une alternance de phase de division mitotique (M) et de phase de repos inter-mitotique : interphase (G1, S, G2). - Phase M, mitose : division de la C en 2 C filles. - Phases G1, S, G2, interphase : G : Gap, pont, repos S, Synthèse de l'adn Mais il faut une régulation très précise (cancers)

La mort cellulaire Elle est de 2 types : programmée, apoptose et accidentelle, nécrose. L'apoptose est le programme interne de mort (suicide cellulaire). Elle est déclenchée par des signaux intra ou extracellulaire et prévue dans le génome. L'apoptose est la mort «propre», sans rupture membranaire (pas d'inflammation). Normal dans le développement embryonnaire, le renouvellement tissulaire et la destruction cellulaire par les LT8. La nécrose est la mort brutale accidentelle suite à une agression extérieure sévère (agent toxique). La cellule gonfle puis la mb explose : la contenu cellulaire est libéré réaction inflammatoire.

III.Systèmes cellulaires expérimentaux modèles. Toutes les cellules viennent d'un ancêtre commun,elles ont une chimie de base semblable. Une observation faite sur une C peut être extrapoler aux autres mais les C contemporaines sont aussi très différentes. Il est donc souhaitable d'expérimenter avec le type de cellules le plus adéquat à la question posée. L'expérimentation cellulaire est indispensable pour comprendre le fonctionnement de la cellule eurcaryote et pour la recherche médicale. On utilise fréquemment Escherichia coli (bactérie E.coli), Saccharomyces cerevisiae (levure de bière), Caenorhabditis elegans (vers), Drosophila melanogaster (mouche drosophile), Xenopus laevis (crapaud), Mus musculus (souris).

Escherichia coli C'est une bactérie (cellule procaryote : pas de noyau) gramm négative. C'est une petite cellule simple hôtes normal de l'intestin Humain (1016 soit *1000 plus que de C). Elle se reproduit toutes les 20 min, et a de nombreux mutants. C'est un modèle pour les études moléculaires des mécanismes de bases de la vie (métabolisme et réplication de l'adn...)

Saccharomyces cerevisiae Levure de bière, levure du boulanger. Organisme unicellulaire eucaryote. cerevisiae cervoise bière

Caenorhabditis elegans C'est le vers nématodes On connaît l'origine des 959 cellules somatique de l'adulte. C'est un modèle pour le développement embryonnaire et la mort programmée des cellules : l'apoptose.

Drosophila melanogaster Insecte multicellulaire : mouche du vinaigre. Elle se reproduit en 2 semaines. On l'utilise pour étudier les gènes du profil corporel et son étude à permis la découverte de l'immunité innée. On modifie les gènes et on étudie les conséquences.

Drosophila melanogaster Insecte multicellulaire : mouche du vinaigre. Elle se reproduit en 2 semaines. On l'utilise pour étudier les gènes du profil corporel et son étude à permis la découverte de l'immunité innée. On modifie les gènes et on étudie les conséquences.

Xenopus laevis Grenouille (vertébrée) nombreux œufs très volumineux (1mm) Étude de l'embryologie très précoce des vertébrés. Mécanisme moléculaire de la différenciation et division des Cellules embryonnaires (cycle cellulaire)

Mus musculus On obtient des lignées pures consanguines (croisements consanguins répétés). On fait la copie supplémentaire d'un gène ou inactivation : c'est la transgénèse On l'utilise pour de nombreux modèles de maladie de l'homme mise au point de thérapies innovantes (thérapie cellulaire, génétique...) La souris Nude ; pas de thymus, immunodéprimée, greffe possible, induction de tumeurs humaines et étude des effets.

Bon courage à tous, la biolove vous soutient à 100%