Module de Biologie Cellulaire 2024/2025 PDF

Royaume du Maroc Université Abdelmalek Essaadi Faculté de Médecine et de Pharmacie Tanger Module de Biologie Cellulaire Pr. Rajaa CHAHBOUNE Année universitaire 2024 / 2025  DESCRIPTIF DU MODULE M112...

Royaume du Maroc Université Abdelmalek Essaadi Faculté de Médecine et de Pharmacie Tanger Module de Biologie Cellulaire Pr. Rajaa CHAHBOUNE Année universitaire 2024 / 2025  DESCRIPTIF DU MODULE M112 BIOLOGIE CELLULAIRE N° d’ordre du module M112 Intitulé du module Biologie Cellulaire Nature du module (Majeur / Complémentaire/ Outil) Majeur Semestre d’appartenance du module 1ère année de pharmacie (S1) Volume horaire global 50h Département d’attache Sciences fondamentales précliniques Établissement dont relève le module Faculté de Médecine et de Pharmacie de Tanger Note du module : Note examen final écrit : 75% Note examen TP : 25% Biologie Cellulaire 1- Organisation générale de la cellule 2- Composition chimique de la cellule 3- Membrane plasmique 4- Transport membranaire 5- Cytosol et le cytosquelette 6- Mitochondrie 7- Système endomembranaire 8- Peroxysomes 9- Noyau et le cycle cellulaire 10- Mort cellulaire Chapitre 1 1. Organisation générale de la cellule - Définition et schéma de la cellule - Théorie cellulaire - Cellule eucaryote - Cellule procaryote - Virus Pr. Rajaa CHAHBOUNE  MÉDECINE Traiter et soigner les pathologies humaines (les dérèglements du fonctionnement de l’organisme) L’organisme est constitué d’un ensemble de cellules BIOLOGIE CELLULAIRE QU’EST CE QUE LA BIOLOGIE CELLULAIRE ? La BIOLOGIE CELLULAIRE étudie les cellules et leurs organites, les processus vitaux qui s'y déroulent ainsi que les mécanismes permettant leur survie.  La Cellule Représentation schématique d’une cellule  La Cellule Définition de la cellule « Unité de vie de base constituant tous les organismes vivants » 1. Capacité à se maintenir et à croître, à fonctionner grâce à son métabolisme, 2. Echanger de la matière avec son milieu grâce à des systèmes de régulation, 3. Se reproduire grâce à son matériel génétique.  L’organisation du vivant Ø La cellule est la plus petite entité vivante capable de vivre de manière autonome et en interaction constante avec son milieu. L’organisation du vivant  L’organisation du vivant On compte plus de 200 types différents de cellules dans le corps humain  Un peu d’histoire La découverte du monde invisible fut réalisée par Antony Van Leeuwenhoek (vers 1660) et Hooke (vers 1665) Microscope simple Grossissement x50 à 300  Structure de la cellule Microscope Microscope photonique ou électronique optique Théorie cellulaire, Schleiden - Schwann - Virchow Egg cell Egg cell dividing Ø La cellule est la plus petite entité vivante Ø Tout être vivant est composé de cellules Ø Toute cellule provient d'une autre cellule Origine du vivant  Les premiers scientifiques contributeurs v Louis Pasteur (1822-1895) Epoque pasteurienne Chute de la théorie de la génération spontanée  Théorie cellulaire, Schleiden - Schwann - Virchow -1er axiome: Ø La cellule est la plus petite entité vivante Ø Tout être vivant est composé de cellules -2ème axiome: Ø Toute cellule provient d'une autre cellule Les deux grands types de cellules Eucaryote Procaryote du grec eu pour vrai et du gec pro pour avant caryote pour noyau et caryote pour noyau avec noyau Pas de noyau Origine des organites intracellulaires  Origine des organites intracellulaires Ø La mitochondrie dérive d'une bactérie ayant une respiration aérobie. Ø Le chloroplaste dérive des cyanobactéries (bactéries photosynthétiques).  Organismes unicellulaires / pluricellulaires Les organismes vivants sont constitués soit d’une cellule soit d’un agrégat de cellules: Organismes unicellulaires Organismes pluricellulaires Exp. Organismes unicellulaires  Organismes unicellulaires Exp. Organismes unicellulaires eucaryotes: la paramécie La taille varie de 100 à 300 µm de long Les paramécies vivent isolées en eau douce Elles utilisent des cils pour se déplacer et se nourrir  Organismes pluricellulaires Exp. Organismes pluricellulaires: Caenorhabditis elegans C. elegans est un ver d'environ 1 mm de longueur menant une vie autonome dans le sol (non-parasitaire) Composé avec seulement 1000 cellules formant un certain nombre d'organes communs à la plupart des organismes du règne animal  Le monde vivant La plupart des scientifiques pensent que les organismes vivants devraient être divisés en trois domaines : Ø les Bacteria (les bactéries), Ø les Archaea (les archées) Ø les Eucarya (tous les organismes eucaryotes).  ANALYSE DU GENE RIBOSOMIQUE 16S Carl Woese dans les années 1987 La classification actuelle des organismes est basée fondamentalement sur la phylogénie des séquences du gène ribosomique 16S: ü Présent chez tous les organismes ü Fonction constante ü Composition hautement conservée Procaryotes ARNr 16S üTaille suffisante 16S ITS1 23S ITS2 5S tRNA üRégions très variables L’amplification de la région 16S de l’ARNr a donné lieu à une bande unique de 1500 pb révélée par électrophorèse chez l’ensemble des organismes étudiés v Les séquences du gène ribosomique 16S ont été déposées dans la banque de données GenBank (www.ncbi.nlm.nih.gov/)  Le monde vivant Classification des êtres vivants selon Carl Woese en 1987 Les procaryotes Les procaryotes Organismes unicellulaires microscopiques. Ils sont plus petits et plus simples que les eucaryotes. Ils ont une paroi cellulaire rigide Ils n’ont pas de compartiments membranaire internes distincts Ils se multiplient rapidement. Ils s’adapte de façon rapide au changement de l’environnement. Ils sont capables de vivre partout.  L’ADN des procaryotes Les procaryotes sont beaucoup moins riches en matériel génétique que les eucaryotes. L’ADN bactérien est formé d’une double hélice d’ADN circulaire associée à des protéines L’ensemble ADN-protéines est appelé nucléoïde qui est directement en contact avec le cytoplasme Les Plasmides En plus de l'ADN chromosomique, une cellule procaryote peut renfermer aussi d’autres molécules d’ADN appelées Plasmide. Les plasmides ont une taille qui représente environ 0,1 à 2 % du chromosome bactérien Le nombre de plasmides par bactérie est variable de 1 à plusieurs dizaines.  Fonctions des Plasmides Les plasmides peuvent conférer à la cellule procaryote de nombreuses propriétés: 1- Résistance aux antibiotiques et résistance aux métaux lourds. 2- Acquisition de pouvoir pathogène en codant pour des toxines à l’origine de pathologies. 3- Acquisition de voies métaboliques particulières en codant pour des enzymes assurant l’utilisation de composés particuliers tels que les phénols comme éléments nutritifs.  Les procaryotes 1- BACTERIA Ø Procaryotes, Ø Organismes habituellement unicellulaires, Ø Structure simple, Ø Abondantes dans le sol, l’eau, l’air , la peau, la bouche, les intestins, Ø Bien que certaines provoquent des maladies, de nombreuses bactéries ont des rôles plus bénéfiques. Ø Les bacteria regroupent deux embranchements majeurs: v Les Bactéries v Les Cyanobactéries LES BACTERIES ØCellules procaryotes unicellulaires, ØDe taille variable, (quelque fraction de millimètre à quelques micromètres) « La plupart des bactéries mesurent de 0,1 à 4 μm de large et de 0,2 à 50 μm de long. Une espèce, Thiomargarita namibiensis, la plus grande bactérie connue, est, avec 0,75 mm, visible à l’œil nu ». Ø Elles se reproduisent par fission binaire simple (ou scissiparité), un processus de division asexuée. Ø Certaines peuvent croître à des températures aussi basse que 0°C, d’autres sont florissantes dans des sources chaudes à des températures de 90°C ou plus. La majorité des bactéries croissent à des températures comprises entre ces extrêmes.  Exp. de bactéries responsables de maladies chez l’homme: la syphilis Tréponème pâle La syphilis est une infection sexuellement transmissible contagieuse L’agent pathogène: la bactérie Tréponème pâle. Les bactéries causent des lésions caractéristiques des muqueuses appelées chancres, puis des atteintes viscérales et nerveuses.  Exemples de procaryotes responsables de maladies chez l’homme This bacterium, known as Escherichia The bacterium Chlamydia trachomatis These bacteria, Borrelia burgdorferi, coli, is usually a harmless inhabitant of causes the most common sexually known as spirochetes because of their the human gut. However, toxic strains transmitted disease, chlamydia. spiral-shaped cells, cause Lyme disease, can contaminate and multiply on foods, Often producing no symptoms, it can which is transmitted to humans through such as raw hamburger, and cause cause infertility, chronic pain, or a tubal a tick bite, in which skin rash, fever, and illness or death in humans who eat them. pregnancy if left untreated. headache precede arthritis and nervous disorder  LES CYANOBACTERIES Production ATP et / ou fpm PHOTOSYNTHESE Ø Procaryotes photosynthétiques contenant de la chlorophylle et d’autres pigments qui rendent possibles la photosynthèse. Ø Réalisent une photosynthèse type eucaryote 6 CO2 + 6 H2O 6 O2 + 6 C6H12O6 + ATP Ø Elles sont unicellulaires et on les retrouve de façon isolée ou en filament, dans ce dernier cas elles peuvent être ramifiées.  Les procaryotes 2- ARCHAEA Ø Procaryotes qui se distinguent des Bacteria par les séquences particulières de leurs ARNr. Ø Elles sont dépourvues de peptidoglycane et elles ont des lipides membranaires particuliers. Ø De nombreuses archées vivent dans des environnements extrêmes. Les eucaryotes  Les eucaryotes Ils sont des organismes uni- ou pluricellulaires. La cellule eucaryote possède des compartiments internes spécialisés qui s’appellent les organites (petits organes de la cellule). Les organites cellulaires assurent des fonctions différentes. La cellule eucaryote est plus grande et beaucoup plus complexe que la cellule procaryote. Les cellules eucaryotes subissent la différentiation cellulaire.  Procaryote Eucaryote Apparition Plus ancienne Plus récente Complexité Moins complexe Plus complexe ADN Dans le cytoplasme Dans le noyau Présente Animale: Absente Paroi cellulaire Végétale: présente Organites Mitochondries – Mitochondries + membraneux Chloroplastes +/– Chloroplastes +/– Appareil de golgi – Appareil de golgi + Réticulum endo. – Réticulum endo. +  Différenciation cellulaire Ø Un être humain contient environ 10 trillions de cellules qui subissent la différentiation cellulaire. Ø L’organisme humain contient ~ 200 types cellulaires différents. Ø Les cellules ont fréquemment une forme adaptée à leur fonction. Cellule nerveuse Cellule acineuse Globule blanc Ostéoblaste Cellule épithéliale  Forme des cellules Ø Les neurones ont une structure ramifiée pour une meilleure réponse et sont pourvue d’un long prolongement axonal qui permet la transmission des excitations à une grande distance.  Forme des cellules Ø Les cellules musculaires ont une forme fusiformes allongées dans le sens de la contraction.  Forme des cellules Ø Les hématies ont une forme lenticulaire pour un meilleur déplacement.  Dimension des cellules La plupart des cellules sont trop petites pour être observées à l’œil nu  Dimension des cellules Ø Cellule humaine en moyenne 20 µm  Dynamique des cellules Ø Les cellules peuvent se déplacer en émettant des pseudopodes (du grec «pseudo pour faux» et «podia pour pieds».  Dynamique des cellules Ø Les cellules peuvent s’étirer et se scinder (division cellulaire).  Dynamique des cellules Ø Le déplacement des organites cellulaires se fait grâce au mouvement de cyclose du cytoplasme. Ø Les cellules peuvent s’invaginer lors de la phagocytose. Les virus  Les virus Même les plus grands virus ne sont presque pas visible en Microscopie photonique Ils ne métabolisent pas l’énergie Ils sont entièrement dépendants de la cellule hôte pour se reproduire Ils sont des agents pathogènes  Structure des virus Les virus ont tous une structure de base constituée de: – Le matériel génétique – Une structure protéique qui entoure le matériel génétique et appelée capside – Plusieurs virus sont entourés par une deuxième structure appelée l’enveloppe constituée de protéines, de lipides et de glycoprotéines  Structure des virus La classification des virus repose sur plusieurs critères: – Selon la nature du matériel génétique: Virus à ADN double brin Virus à ADN simple brin Virus à ARN double brin Virus à ARN simple brin – Selon la capside (symétrie et particularités) – Selon la présence ou l’absence d’une enveloppe  Bactériophage Les virus qui infectent les bactéries sont appelés Bactériophages Tête Queue Bactériophage injectant son ADN dans une bactérie Multiplication du bactériophage Cycle lytique: L’ADN virale se trouve libre dans le cytoplasme de la cellule hôte et dirige la production de nouveaux virus jusqu’à la lyse de la cellule hôte et sa destruction. Cycle lysogénique: L’ADN virale s’intègre dans l’ADN chromosomique et se multiplie en même temps que l’ADN de la cellule hôte se réplique. Le bactériophage peut continuer sa multiplication sous cette forme ou entrer dans un cycle lytique.  Virus du Sida Le virus du Sida est un virus à ARN (deux molécules d’ARN simple brin). Les virus à ARN sont connus sous le nom de rétrovirus.  Virus du Sida Le virus du Sida infecte les cellules du système immunitaire, les lymphocytes T CD4+ The AIDS virus. HIV particles exit an infected CD4+ T cell (both shown in false color). The free virus particles are able to infect neighboring CD4+ T cells. Cycle de réplication virus du Sida  Virus de la grippe Les virus de la grippe sont des virus à ARN. Ils infectent les cellules de l'épithélium respiratoire. Influenza viruses  Virus de la grippe La grippe provoque de la fièvre, des courbatures, l'inflammation des voies respiratoires. Dans les cas les plus sérieux, la grippe entraine des complications possiblement fatales (pneumonie bactérienne et la déshydratation). Influenza viruses Cycle de multiplication du virus de la grippe  Coronavirus Maladie: La Covid-19 (Coronavirus Disease-19), Virus: Le SARS-CoV-2. L'épidémie a débuté dans la ville de Wuhan, en Chine, fin décembre 2019 et s'est rapidement propagée dans le monde entier (Pandémie).  Coronavirus Les coronavirus sont des virus à ARN monocaténaire. Ils sont constitués d'une capside recouverte d'une enveloppe, mesurent 80 à 150 nm de diamètre. L’ARN des coronavirus comporte entre 26 à 32 Kilobases et se réplique dans le cytoplasme de la cellule infectée.  Coronavirus Le virus doit son nom à l'apparence de ses particules virales, portant des excroissances qui évoquent une couronne. Il est responsable des infections digestives et respiratoires chez l'Homme et l'animal. Cycle de réplication du coronavirus  Le Virus Ebola Le Virus Ebola est un virus à ARN monocaténaire. Microscopie électronique en transmission d’un virus Ebola  Les Adénovirus Les adénovirus sont des virus à ADN Le pouvoir pathogène des adénovirus s'exerce principalement sur: – L'appareil respiratoire – Les yeux – Les intestins – L’appareil urinaire  Les adénovirus Les adénovirus sont responsables de: – pharyngite – Pneumonie – Conjonctivites – Infections urinaires peuvent causer des douleurs et des brûlures et de sang dans l'urine Les enfants peuvent aussi développer des symptômes semblables à ceux causer par le virus de la grippe (mal de gorge, écoulement nasal, toux) Cycle de réplication des Adénovirus