Biologie: Les Virus et les Cellules

Les Virus

• Les virus sont des structures acellulaires parasites intracellulaires qui dépendent des cellules vivantes pour se répliquer.

Deux grands types de cellules

• Procaryotes
  • Les plus anciennes (3,5 milliards d'années)
  • Les plus petites (5 µm)
  • Pas de noyau mais un nucléoïde constitué d’un seul chromosome fortement replié
  • Pas d'organites membraneux
  • Cellules de type bactérien
• ** Eucaryotes**
  • Les plus récentes (2,5 milliards d'années)
  • Les plus grosses (50 µm)
  • Un noyau délimité par une membrane
  • Des organites membraneux (noyau, etc.)

Les cellules procaryotes

• Eléments constitutifs : cytoplasme, membrane plasmique
• Taille : 0,3 - 2 µm (Exemple : Escherichia coli)
• Cytoplasme :
  • Un seul chromosome (nucléoïde) : ADN bicaténaire et circulaire.
  • Un ou plusieurs plasmides (ADN bicaténaires extra-chromosomiques) qui confèrent un avantage sélectif.
  • Enzymes de réplication de l'ADN
  • Facteurs de transcription (régulation de l'expression génique)
  • Ribosomes libres ou en polysome pour la synthèse de protéines cytoplasmiques.
  • Production d'énergie par métabolisme anaérobie (glycolyse) et parfois aérobie (respiration cellulaire).
• La membrane plasmique :
  • Bicouche de phospholipides
  • Protéines membranaires (transporteurs, récepteurs)
  • Machinerie de synthèse de protéines membranaires ou sécrétées (ribosomes liés à la membrane plasmique)
  • Fonction : barrière sélective entre le cytoplasme et l'environnement, échange (importation/exportation).
• Paroi cellulaire (présente chez certaines bactéries) : entourant la membrane plasmique, forme un espace périplasmique.

Les cellules eucaryotes

• Cellules plus complexes et plus organisées que les procaryotes.
• Exemples :
  • Cellules animales:
  • Fibroblastes: matrice souple, réparations des tissus lésés.
  • Cellules cartilagineuses: matrice déformable, cartilage.
  • Cellules osseuses: matrice rigide et minéralisée (cristaux de phosphate de calcium), squelette.
  • Cellules musculaires:
    • Fonction: production de force mécanique par contraction musculaire.
    • Contiennent des myofilaments (actine et myosine).
    • Types : squelettique (strié), lisse, cardiaque.
  • Cellules nerveuses:
    • Fonction : traitement et transmission d'informations.
    • Membrane plasmique spécifique.
    • Signaux électriques et chimiques.
    • Polarisation cellulaire : dendrites (réception), corps cellulaire (intégration), axone (conduction), synapse (transmission chimique).
  • Cellules sanguines:
    • Globules rouges (érythrocytes): transport de l'O2 et du CO2.
    • Globules blancs (leucocytes): combattent l'infection.
    • Plaquettes (thrombocytes): déclenchent la coagulation du sang.

Noyau, ADN et chromosomes

• L'ADN : base de l'hérédité.
• Le noyau interphasique : centre de contrôle de la cellule.
• Le cycle cellulaire :
  • Régulation de la croissance et de la division cellulaire.
• Divisions cellulaires :
  • Mitose: division cellulaire produisant deux cellules filles identiques à la cellule mère.
  • Méïose: division cellulaire produisant quatre cellules filles haploïdes (gamètes) à partir d'une cellule mère diploïde.
• Mort cellulaire :
  • Nécrose: mort cellulaire anormale et accidentelle.
  • Apoptose: mort cellulaire programmée, suicide cellulaire.
  • Autophagie: auto-cannibalisme cellulaire, dégradation d'organites par manque de nutriments.

Noyau

• Eléments constitutifs :
  • Nucléoplasme (milieu semi-liquide).
  • Matériel génétique (ADN et protéines associées).
  • Nucléole(s) (site de biosynthèse des ribosomes).
  • Enveloppe nucléaire : double membrane percée de pores.
• Fonction : Contrôle général de la cellule via l'ADN.

La Chromatine

• Ensemble d'ADN et de protéines associées (histones) dans le noyau.
• Formed par la lamina nucléaire, des fibres de protéines qui forment une sorte de cage à l'intérieur du noyau.
• Différents états de compaction :
  • Euchromatine: dispersée, décondensée, permet la transcription.
  • Hétérochromatine: condensée, inactive d'un point de vue transcriptionnel.
    • Hétérochromatine constitutive : fragments d'ADN jamais transcrits (centromères, télomères).
    • Hétérochromatine facultative : fragments d'ADN non transcrits dans un type cellulaire donné mais pouvant devenir actifs dans d'autres types cellulaires ou conditions.

Nucléosome et compaction de l'ADN

• Premier niveau de compaction de l'ADN.
• Formés d'histones (protéines chargées positivement) autour desquelles s'enroule l'ADN (chargé négativement).
• Un octamère (2 H2A + 2 H2B + 2 H3 + 2 H4).

La Mitose

• Division cellulaire qui produit deux cellules filles identiques à la cellule mère.
• Phases :
  • Prophase
  • Métaphase
  • Anaphase
  • Télophase
• Rôle : croissance, réparation tissulaire, développement.

La Méïose

• Division cellulaire produisant quatre cellules filles haploïdes (gamètes) à partir d'une cellule mère diploïde.
• Phases :
  • Méïose I (réductionnelle)
  • Méïose II (équationnelle)
• Rôle : brassage génétique et production de gamètes.
• Différences entre la méïose mâle et femelle : durée du processus.
• Prophase I: phase la plus longue, avec 5 sous-phases : leptotène, zygotène, pachytène, diplotène, diacinèse.
• Appariement des chromosomes homologues: permet les recombinaisons génétiques et le brassage des allèles parentaux dans les gamètes.

Mort cellulaire : Nécrose, Apoptose, Autophagie

• Nécrose:
  • Mort cellulaire anormale et accidentelle.
  • Causes: perte d'homéostasie cellulaire, manque d'oxygène, toxines, etc.
  • Conséquences: gonflement cellulaire, rupture et libération du contenu cellulaire, inflammation.
• Apoptose:
  • Mort cellulaire programmée, suicide cellulaire.
  • Rôle : maintien de l'homéostasie, développement, élimination de cellules anormales.
  • Caractéristiques : condensation cellulaire, fragmentation de l'ADN, exposition des phosphatidylsérines.
• Autophagie:
  • Auto-cannibalisme cellulaire.
  • Rôle : maintien de l'homéostasie, adaptation au stress, immunité.

Les lymphocytes T cytotoxiques (CD8+)

• Rôle dans la défense immunitaire spécifique.
• Tuer les cellules infectées ou tumorales.
• Contiennent perforines (pour percer la membrane de la cellule cible) et des granzymes (protéases à sérine).
• Mécanisme d'action :
  • Reconnaissance de l'antigène par le récepteur TCR.
  • Libération de perforines et des granzymes.
  • Formation de pores dans la cellule cible.
  • Entrée des granzymes.
  • Activation de l'apoptose.

Voie signalétique Fas

• Autre voie apoptotique, sans caspase.
• Implique la protéine AIF (Apoptosis Inducing Factor).
  • Libérée dans le cytoplasme et le noyau lors de l'apoptose.
  • Se lie à l'ADN et induit sa destruction.
• Importante dans les neurones.