2022 Cellules et Tissus Cours PDF

Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Anatomie, physiologie humaine : Cellule et tissus Chapitre 3 LA CELLULE : UNITÉ FONDAMENTALE DE LA VIE 31 Aout 2022 Dr. Olivier Lorentz, Ph.D. Professeur Associé HES Directeur Exécutif du Sense [email protected] ...

Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Anatomie, physiologie humaine : Cellule et tissus Chapitre 3 LA CELLULE : UNITÉ FONDAMENTALE DE LA VIE 31 Aout 2022 Dr. Olivier Lorentz, Ph.D. Professeur Associé HES Directeur Exécutif du Sense [email protected]  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Objectif du cours Décrire et comparer les organites cytoplasmiques ainsi que leurs fonctions Nommer et distinguer la fonction des types de prolongements cellulaires Citer la structure et la fonction du noyau ainsi que ses composants  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Structure cellulaire Les cellules eucaryotiques sont composés de 3 compartiments Le noyau Le cytoplasme La membrane plasmique  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Cytoplasme Le cytoplasme regroupe l’ensemble des substances qui se trouvent entre la membrane plasmique et le noyau. Il comprend à la fois le cytosol liquide et les structures qui y sont intégrées (les organelles et le cytosquelette) Cytosol, ou liquide intracellulaire, est la partie fluide du cytoplasme qui représente environ la moitié du volume total de la cellule Mélange complexe composé d’eau, de protéines, de sels, de glucides et autres solutés Plusieurs fonctions principales, comme stocker les matériaux et fournir un site pour les réactions critiques (synthèse des protéines) Certains types de cellules contiennent des amas de molécules de stockage appelés inclusions Ces inclusions stockent divers matériaux nécessaires, tels que les nutriments provenant du LEC et les protéines fabriquées par la cellule  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Cytoplasme Organites (Organelles), suspendue dans le cytosol, constituent l’appareil métabolique de la cellule. Chaque type d’organites est doté d’une structure qui lui permet d’exécuter une fonction cellulaire particulière Certains organites synthétisent les protéines, d’autres les préparent à être expédiées Cytosquelette, composant du cytoplasme qui consiste en un réseau de filaments de protéines Le cytosquelette soutient la cellule, contribue à créer et à maintenir sa forme, et maintient les organites en place Le cytosquelette est impliqué dans le mouvement et la division cellulaires.  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Organites cytoplasmiques 1 2 3 9 10 11 4 12 13 5 14 6 15 7 16 8  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Organites du cytoplasme Parfois appelés organelles- sont des éléments intracellulaires spécialisés qui assurent une fonction précise servant à maintenir la cellule en vie La plupart des organites sont délimités par une membrane de composition semblable à celle de la membrane plasmique, qui permet de maintenir un milieu interne différent du cytosol qui les entoure Ce cloisonnement est essentiel au fonctionnement de la cellule : sans lui, l'activité biochimiques serait totalement aléatoire et chaotique.  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Mitochondries Les mitochondries sont des organites membraneux filiformes Les mitochondries se déplacent et tendent à se concentrer dans les régions du cytosol où les besoins énergétiques sont les plus grands Produisent la majeure partie de l’ATP de la cellule Les mitochondries contiennent leur propre ADN et ARN et sont capables de se reproduire et lors de la reproduction proviennent exclusivement de la mère  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Mitochondries Membrane mitochondriale externe L'espace inter- membranaire Membrane mitochondriale interne Crêtes Matrices  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Peroxysomes Les peroxysomes sont des vésicules qui contiennent diverses enzymes, dont les plus importantes sont les oxydases et les catalases Les oxydases ont pour fonction principale la détoxification des radicaux libres. Les oxydases convertissent les radicaux libres en peroxyde d'hydrogène (H2O2), un autre composé réactif et dangereux, mais qui est rapidement transformé en eau par d'autres enzymes, les catalases. Les peroxysomes sont particulièrement nombreux dans les cellules du foie et des reins, où ils contribuent très activement à la détoxication.  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Ribosomes Les ribosomes sont le siège de la synthèse des protéines Les ribosomes sont regroupés en deux types : libres ou liés et sont composés de 2 sous unités Les ribosomes libres sont suspendus dans le cytosol, où ils fabriquent des protéines qui sont principalement utilisées dans le cytosol lui-même Les ribosomes liés sont associés aux membranes d'autres structures cellulaires Ces ribosomes liés fabriquent des protéines qui pour la plupart seront exportées hors de la cellule, transportées vers certains organites tels que les lysosomes, ou insérées dans une membrane  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Réticulum endoplasmique La grande membrane repliée qui entoure le noyau Le réticulum endoplasmique prolonge la membrane nucléaire externe et constitue à peu près la moitié des membranes de la cellule Deux types de réticulum endoplasmique : Réticulum endoplasmique rugueux Réticulum endoplasmique lisse  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Réticulum endoplasmique  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Réticulum endoplasmique lisse Le réticulum endoplasmique lisse prolonge le RE rugueux et est formé d'un réseau de tubules en Ses enzymes (incorporées à ses membranes) catalysent des réactions qui interviennent dans les fonctions suivantes :  Le métabolisme des lipides, la synthèse du cholestérol, des phospholipides (dans les cellules du foie)  La synthèse d’hormones stéroïdes comme les hormones sexuelles (le RE lisse abonde dans les cellules productrices de testostérone des testicules, tout comme dans les cellules productrices d'hormones ovariennes des ovaires)  La détoxification des médicaments et des drogues, de certains pesticides et des substances cancérogènes dans le foie et les reins  La dégradation du glycogène en réserve pour la formation de glucose libre (surtout dans les cellules du foie)  Le stockage des ions calcium dans la plupart des types de cellules. Les cellules des muscles squelettiques et du muscle cardiaque ont un RE lisse très complexe (le réticulum sarcoplasmique) qui stocke le calcium et le libère lors de la contraction musculaire.  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Réticulum endoplasmique rugueux La surface externe du réticulum endoplasmique rugueux est couverte de ribosomes, d'où le qualificatif rugueux. Le RE rugueux exerce deux principales fonctions : Ses ribosomes fabriquent toutes les protéines synthétisées par la cellule Le RE rugueux est aussi l’usine à membranes de la cellule parce que c'est là que sont fabriquées les protéines intégrales, les phospholipides et le cholestérol dont sont composées toutes les membranes cellulaires  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Complexe golgien Le complexe golgien ou appareil de Golgi est formé d'un ou de plusieurs empilements de sacs membraneux aplatis, superposés comme des assiettes et entourés d'un essaim de petites vésicules C'est lui qui dirige la plus grande partie du trafic des protéines de la cellule Sa principale fonction est de modifier, de concentrer et d'emballer les protéines et les lipides produits dans le RE rugueux et destinés à être expédiés hors de la cellule  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Complexe golgien  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Traitement des protéines Les ribosomes sur Le RER fabrique des L'appareil de Golgi reçoit les RE lisse fabrique des le RER synthétisent composants membranaires vésicules du RE lisse et du RER lipides, dont certains sont les protéines et plie et modifie les ; il modifie et emballe les déplacés vers l'appareil de protéines ; ces produits produits contenus dans ces Golgi dans des vésicules sont ensuite emballés dans vésicules pour leur destination de transport des vésicules de transport Les enzymes peuvent être envoyées dans les lysosomes, qui digèrent alors les matériaux pris en charge par endocytose Les phospholipides et les protéines membranaires peuvent être incorporés dans la membrane plasmique Les produits sécrétoires sont sont libérés de la cellule par exocytose  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Lysosomes Les lysosomes sont des organites membraneux sphériques contenant des enzymes digestives (les hydrolases acides) Les lysosomes sont gros et abondants dans les phagocytes, ces cellules qui débarrassent l'organisme des bactéries et des débris cellulaires Les lysosomes assurent les fonctions suivantes : Digestion des particules ingérées par endocytose, en particulier les bactéries, les virus et les toxines Dégradation des cellules stressés ou mortes ainsi que les organites usés ou non fonctionnels, un processus appeler autophagie Dégradation et libération du glycogène, entre autres fonctions métaboliques Dégradation du tissu osseux afin de libérer des ions calcium dans le sang  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Autophagie / lysosomes Le processus de l’autophagie consiste à enfermer des éléments cytoplasmiques et des organites devenus inutiles dans des vésicules à double membrane appelés autophagosomes Ceux-ci sont ensuite acheminés à des lysosomes qui en décomposent le contenu, de sorte que la cellule pourra le réutiliser L’autophagie a pour fonction cellulaire : De se débarrasser des amas protéines inutiles et des organites cytoplasmiques usés De cannibaliser des parties d’elles-mêmes pour survivre en période de stress et surtout de jeûne prolongé  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Résumé Organelle Structure Fonction  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Résumé Organelle Structure Fonction  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Système ubiquitine - protéasome Le système ubiquitine-protéasome, se charge des protéines endommagées ou devenues inutiles, afin de les éliminer Des protéines appelées ubiquitines s'attachent à ces protéines condamnées, ce qui indique qu’elles sont vouées la destruction (protéolyse) Les protéines ainsi marquées sont alors hydrolysées en petits peptides par les protéasomes, des complexes d’enzymes spécialisées dans la digestion des protéines Un fonctionnement anormal de ce mécanisme peut provoquer le cancer  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Éléments du cytosquelette Localisation dans la cellule Structure Fonctions Supportent la membrane plasmique Forment la structure de la cellule Soutiennent la cellule Forme le noyau des microvillosités Soutiennent la forme et la taille des Maintiennent la position des organites Ils participent au mouvement et à la organelles et du noyau S'associent aux protéines motrices qui division des cellules Assurent la solidité de la cellule déplacent vésicules et les organelles Aide la cellule à résister aux contraintes dans la cellule mécaniques Forment le noyau des cils et des flagelles  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Centrosomes et centrioles  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Centrosomes et centrioles Les microtubules sont ancrées à l’une de leurs extrémités au centrosome, ou centre cellulaire, une région voisine du noyau qui constitue le centre d'organisation des microtubules Le centrosome est formé d'une matrice contenant une paire d’organites, les centrioles La matrice du centrosome assure la production des microtubules et la mise en place du fuseau mitotique lors de la division cellulaire Les centrioles sont aussi à l’origine des cils et des flagelles  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Cils et flagelles Les cils sont des prolongements cellulaires mobiles ressemblant à des fouets, qui se trouve habituellement en grand nombre sur les surfaces exposées de certaines cellules L'action des cils revêt une importance lorsque des substances doivent être déplacées dans une direction à la surface des cellules Les flagelles sont aussi des projections formées par les centrioles, mais ils sont alors beaucoup plus longs que les cils La seule cellule fagellée du corps humain est le spermatozoïde, dont le flagelle est couramment appelé queue Les cils déplacent d'autres substances à la surface de la cellule, alors que les flagelles propulsent la cellule elle-même  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Cils et flagelles  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Cils et flagelles Les cellules qui tapissent les voies respiratoires et Cellule du spermatozoïde Localisation l'appareil reproducteur féminin dans le corps Structure Prolongements courts, semblables à des cheveux, de la Extension unique et longue de la cellule ; même structure cellule ; contiennent un anneau interne de neuf paires de interne que les cils microtubules entourant un noyau central de microtubules Fonctions  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Microvillosités Les microvillosités sont des minuscules prolongements en forme de doigts de la membrane plasmique qui forment des saillies sur une partie libre, ou exposée, de la surface de la cellule Elles accroissent considérablement la superficie de la membrane plasmique Les microvillosités se trouvent le plus souvent sur les cellules absorbantes, comme celles des tubules rénaux et des intestins  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Noyau Le noyau est le centre de régulation des cellules ; Il contient leurs gènes Le noyau détermine quelles protéines doivent être synthétisées et en quelles quantités Toutes les cellules de notre organisme ont un noyau à l’exception des érythrocytes Les cellules anucléés ne peuvent pas se reproduire et vivre donc de trois à quatre mois dans le sang avant de commencer à se détériorer Sans noyau, la cellule ne peut pas produire l’ARNm nécessaire à la fabrication d’autres protéines et il lui est impossible de remplacer ses enzymes et ses structures cellulaires lorsque ces dernières commencent à se dégrader  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Microvillosités  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Noyau Nucléole Hétérochromatine Enveloppe nucléaire Pores nucléaires  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Enveloppe nucléaire Le noyau est délimité par une enveloppe nucléaire formée d'une double membrane La membrane nucléaire externe prolonge le RE du cytoplasme et sa face cytoplasmique est garnie de ribosomes. L'enveloppe nucléaire a une perméabilité sélective, mais le passage des diverses substances est beaucoup plus facile qu’ailleurs Les petites molécules la traversent librement en raison de la taille relativement grande des pores nucléaires,. L’enveloppe nucléaire renferme une solution colloïdale gélatineuse appelée nucléoplasme, dans laquelle les autres éléments du noyau se trouvent en suspension Le nucléoplasme contient des sels dissous, des nutriments et d’autres solutés essentiels  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Nucléoles Les nucléoles sont des corpuscules sphériques dans lesquelles sont assemblés les sous-unités des ribosomes Chaque noyau contient habituellement un ou deux nucléoles Les nucléoles sont généralement plus gros dans les cellules en croissance qui fabriquent de grandes quantités de protéines pour les tissus Les nucléoles synthétisent les sous-unités de l'ARN ribosomique (ARNr) Une fois élaborées, les sous-unités quittent le noyau par les pores nucléaires et passent dans le cytoplasme, ou elles s'unissent pour constituer des ribosomes fonctionnels  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Chromatine Structure enroulée Nucléosome Chromatide Centromère Fibre Double hélicoïdales hélices serrée d’ADN  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Chromatine La chromatine comporte environ :  30 % d'ADN qui constitue notre matériel génétique  60 % d’histones, des protéines globulaires qui replient et régulent l’ADN  10 % de chaînes d'ARN, récemment formées ou en formation Les nucléosomes sont les unités fondamentales de la chromatine ; ce sont des ensembles de protéines – les histones- reliées entre elles comme des perles sur un fil, autour duquel l'ADN s’enroule Les histones jouent un rôle important dans la régulation des gènes Lorsqu'une cellule est sur le point de se diviser, les fils de chromatine s'enroulent et se condensent considérablement pour former de courts bâtonnets appelés chromosomes  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Cycle cellulaire Les cellules passent par les trois phases de l'interphase pour se préparer à la division cellulaire Les cellules retournent alors en interphase. Dans certaines conditions, certaines cellules peuvent entrer dans une phase G0 sans division Les cellules divisent leur ADN en mitose et leur cytoplasme en cytokinèse  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Régulation de la division cellulaire Le cycle cellulaire est régulé par des facteurs internes externes qui sont importants pour déterminer quand les cellules se divisent ou cessent de se diviser Ces facteurs sont : Le rapport de la surface de la cellule à son volume Lorsqu'une cellule croît, son volume augmente plus rapidement que sa surface Ce phénomène limite la taille d'une cellule et explique pourquoi la plupart des cellules sont microscopiques Les signaux chimiques comme les facteurs de croissance et les hormones libérées par d'autres cellules La disponibilité de l'espace Les cellules normales cessent de proliférer lorsqu'elles commencent à se toucher, un phénomène connu sous le nom d'inhibition de contact  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Mitose  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Mitose  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Mitose - Réplication de l’ADN Les brins d'ADN se séparent lorsque l'enzyme hélicase les déroule L'enzyme primase construit des amorces d'ARN sur les brins d'ADN existants pour donner à l'ADN polymérase un endroit où commencer à construire les nouveaux brins d’ADN L'ADN polymérase catalyse l'addition covalente de nucléotides libres aux nouveaux brins d'ADN en croissance. Notez que les nouveaux brins d'ADN sont construits simultanément dans des directions opposées Le résultat final est deux doubles hélices identiques, chacune comportant un ancien brin et un brin d'ADN nouvellement formé. Pour cette raison, l'ensemble du processus est appelé réplication semi-conservatrice.  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Les gènes L'ADN détermine la structure des molécules de protéines, y compris les enzymes qui catalysent la synthèse de tous les autres types de molécules d'origine biologique Les protéines sont formées de chaînes polypeptidiques, elles-mêmes constituées d'acides aminés Un gène est un segment d'une molécule d'ADN qui porte les instructions nécessaires à la création d'une chaîne polypeptidique  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Les gènes : quelques chiffres  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Les gènes : structure  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Fonction de l’ARN dans la synthèse des protéines L’ADN a besoin d’un décodeur et d’un messager Ces deux fonctions sont assurées par l’ARN. Il existe trois formes d’ARN qui assurent ensemble la synthèse des polypeptides à partir des instructions fournies par l’ADN : L’ARN messager (ARNm), qui achemine l’information codée au cytoplasme où la synthèse des protéines a lieu L’ARN ribosomique (ARNr) qui entre dans la composition des ribosomes, sites de la synthèse des protéines L’ARN de transfert (ARNt), qui décode les messages de l’ARNm, c’est-à-dire la séquence d’acides aminés du polypeptide à assembler  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Les gènes : la transcription (ADN – ARN) Dans les cellules, la transcription est le transfert d’une information contenue dans une molécule d'ADN à une molécule d'ARNm L'information reste la même, mais elle est mise sous une forme différente Lorsqu'elle est complète, la molécule d'ARNm se détache, sort du noyau par un port nucléaire et se rend là où les protéines sont synthétisées, c'est-à-dire dans le ribosome  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Les gènes : la traduction (ARN – Protéines) Lors de la synthèse des protéines, à l'étape de la traduction, la langue des acides nucléiques est traduite dans le langage des protéines (séquence d'acides aminés)  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé La COVID 19 : SARS-CoV-2  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Vaccination Covid-19 : principes  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Gène --Allèle (Génétique) Un gène est une séquence d'ADN qui code pour une protéine (un gène sera lu par la machinerie cellulaire et traduit en protéine). On appelle «allèles» les différentes versions d'un même gène  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Tips and Tricks Marieb, Chapitre 3, p.94-125 Powerpoint – La cellule et tissus 2 Capsule vidéo – Le corps humain sous toutes ses coutures, 1ère étape Vérifiez vos acquis + Questions de révision  Maturité spécialisée santé Modules complémentaires santé Bibliographie Marieb, E.N., & Hoenh K. (2019). Anatomie et physiologie humaine (11e éd.). ERPI. Amerman, E.C. (2016). Human anatomy & physiology (12e éd.). Pearson.