Biologie Cellulaire 2024-2025

Biologie Cellulaire

• Cours donné par Pr Issam Arrouss
• Années académiques 2024-2025

Pourquoi la biologie cellulaire ?

• Objectif : établir le lien entre la structure cellulaire et l'unité morphologique et physiologique des tissus et organes du corps humain.
• Objectif : expliquer les mécanismes des principales structures cellulaires (récepteurs membranaires, cytosquelette, lysosomes, peroxysomes, gènes,...) pour mieux comprendre les pathologies (cancer, affections lysosomiales et peroxysomiales, syndromes d'origine génétique, vieillissement cellulaire et apoptose) au 2e cycle.

Plan du cours

• I. Introduction
• II. Etude de la membrane plasmique
• III. Le cytosol
• IV. Les organites
• V. Division cellulaire

I. Introduction

• A. Propriétés communes à toutes les cellules vivantes
• B. Structure cellulaire et structure acellulaire
• C. Cellule procaryote et cellule eucaryote
• D. Diversité des cellules eucaryotes (cellule végétale, cellule animale et cellule des champignons)

L'homéostasie

• Processus de régulation par lequel l'organisme maintient les constantes du milieu intérieur (ensemble des liquides de l'organisme) entre des limites normales.
• Exemples : transpiration, frisson
• Tendance à résister au changement pour maintenir un environnement interne stable et relativement constant.
• Boucles de rétroaction négative : neutralisent les changements des propriétés par rapport aux valeurs cibles.
• Boucles de rétroaction positive : accentuent les stimuli initiateurs, éloignent le système de son état de départ.

Notions d'homéostasie

• Diagramme d'une boucle de régulation avec les étapes :
• Entrée (stimulus) - modification détectée par un récepteur
• Centre de régulation
• Sortie (Réponse de l'effecteur) - rétablir l'homéostasie

Fonctionnement de l'homéostasie

• Détecter la température élevée par des capteurs (cellules nerveuses)
• Ralayer l'information vers un centre de contrôle dans le cerveau
• Le centre de contrôle active des effecteurs (comme les glandes sudoripares) pour diminuer la température.

Comment l'homéostasie est-elle maintenue ?

• L'équilibre des systèmes biologiques est constamment bousculé (exercice -> augmentation de la température du corps, consommation de jus -> augmentation de la glycémie)
• Le corps détecte et s'oppose aux changements via des boucles de rétroaction négative (température trop élevée -> transpiration, température trop basse -> frisson).

I. Introduction : A. Propriétés communes à toutes les cellules vivantes

• Le mot « cellule » vient du latin « cellula » qui signifie petite chambre.
• En 1665, Robert Hooke a décrit les petites cavités du liège comme des cellules.
• Antonie van Leeuwenhoek a inventé le premier microscope optique au 17e siècle, permettant de découvrir des microorganismes et la naissance de la biologie cellulaire .
• En 1839, Schleiden et Schwann ont formulé la théorie cellulaire : tous les êtres vivants sont constitués d'une ou plusieurs cellules, les unités fondamentales, structurales et fonctionnelles de toute structure biologique.
• Les cellules sont limitées par une membrane plasmique, capable de filtrer sélectivement les échanges.
• Le cytoplasme contient l'information génétique nécessaire au fonctionnement et à la transmission à la génération suivante.
• Les cellules dérivent toujours d'autres cellules préexistantes.
• Les cellules sont principalement constituées d'eau (H2O), de macromolécules (glucides, lipides, protéines, acides nucléiques).

I. Introduction : B. Structure cellulaire et structure acellulaire

• Une structure cellulaire (cellule) : capable de croître, synthétiser ses propres constituants, se multiplier, et possède un ensemble de gènes, d'un équipement enzymatique permettant la réalisation de ses fonctions.
• Une structure acellulaire (virus) : ne possède ni gènes ni équipement enzymatique, est un parasite obligatoire, sa structure se compose d'un morceau d'ADN ou d'ARN entouré d'une enveloppe protéique appelée capside.

I. Introduction : C. Cellule procaryote et cellule eucaryote

• Cellule procaryote : pas de noyau, ex : bactéries, taille petite (10-100 nm), formes variées (sphérique, bâtonnet, hélicoïdale), organisation simple, colonisation de divers environnements.
• Cellule eucaryote : noyau délimité par une enveloppe nucléaire, ex : cellules animales, végétales, champignons, taille plus grande (100-200 µm), organisation complexe, présence d'organites.

I. Introduction: D. Diversité des cellules eucaryotes : Cellule végétale, Cellule animale, Cellule de champignon

• Cellules eucaryotes : Cellules végétales (paroi pecto-cellulosique, vacuole, chloroplastes), cellules animales (pas de paroi, vacuole, chloroplastes), cellules de champignons (variété de formes).
• Différences dans la présence d'organites et dans la structure (ex: présence d'"unité membranaire").

Méthodes d'étude de la cellule

• La cytologie moderne utilise des méthodes de recherche nombreuses et complexes, permettant les études des structures et fonctions cellulaires.
• Le microscope optique est un outil important permettant un grossissement d'environ 1000 fois.
• La microscopie électronique (ME) permet des grossissements plus importants (jusqu'à des dizaines de milliers de fois) pour étudier les structures cellulaires en détail.
• Les centrifugeuses séparent les différents constituants de la cellule en fonction de leur densité.
• La biochimie (1700-1800) étudie les réactions chimiques dans les cellules.
• La biologie moléculaire (1900-2000) étudie les mécanismes de fonctionnement des cellules au niveau moléculaire.
• Cytologistes, biochimistes, physiologistes, généticiens et biophysiciens travaillent ensemble pour une étude détaillée des cellules.

III. Le cytoplasme:

• Définition
• Composition chimique du cytosol
• Cytosquelette
• Activités métaboliques du hyaloplasme
  • Comprendre la diversité des cellules (ex: cellules animales; cellules végétales; cellules de champignons).