Approche Systématique de la Cellule PDF

## III. APPROCHE SYSTEMATIQUE DE LA CELLULE ### A. Préambule Les relations élémentaires de la biologie moléculaire sont présentées de manière bipartite, c'est-à-dire avec deux acteurs. En revanche, ces relations ont toujours lieu dans un certain contexte, en intra ou en extracellulaire. Il faut do...

## III. APPROCHE SYSTEMATIQUE DE LA CELLULE ### A. Préambule Les relations élémentaires de la biologie moléculaire sont présentées de manière bipartite, c'est-à-dire avec deux acteurs. En revanche, ces relations ont toujours lieu dans un certain contexte, en intra ou en extracellulaire. Il faut donc comprendre le vivant à travers les parties séparément mais aussi dans sa globalité. Le tout donne le sens aux parties. ### B. Principes de la biologie cellulaire La biologie cellulaire comprend 5 grands principes: - Fonctionnement en réseau: il y a souvent voire toujours plus de 2 acteurs impliqués. - Une fonction cellulaire est toujours multi-niveau: le contexte compartimento-cellulaire est essentiel à la fonction. - Causalité et finalité sont multiples: seul le niveau d'intégration fonctionnelle compte. La cellule est le niveau d'intégration fonctionnelle du vivant par excellence. - L'information circule de manière multi-directionnelle: les rétro-contrôles sont une norme. - Les acteurs cellulaires n'existent qu'en interaction. ## IV. EXPLORATION CELLULAIRE ### A. Introduction - La cellule a une taille moyenne de 10 à 20 microns. - La composition cellulaire est différente de la composition terrestre. #### Composition cellulaire : - **Chimique:** hydrogène 49% / carbone 25% / oxygène 25% / azote 1% - **Moléculaire:** eau 70% / 3000 macromolécules 24% / 1000 petites molécules organiques 5% / 20 petites molécules minérales 1%. Le carbone établit des liaisons covalentes ce qui permet l'établissement de molécules complexes: les macromolécules biologiques. La composition en eau étant de 70%, les réactions enzymatiques se font donc en milieu aqueux. ### B. Observation de la cellule par microscopie optique (on ne voit pas les organites) - Il est nécessaire de préparer des échantillons pour observer un tissu ou un organe. Ils sont préparés par un microtome. - La fixation cellulaire provoque la mort immédiate de la cellule. La fixation immobilise la structure à un temps t, on peut avoir une idée de ce qui se passait à un instant précis. <h4> Technique de microscopie optique</h4> - **Microscope à contraste de phase:** ce microscope est le microscope de base des laboratoires, il permet de voir les cellules vivantes sans préparation. - **Microscope en lumière blanche** ce microscope permet l'analyse des tissus et organes par histologie. - **Microscope en fluorescence:** ce microscope est similaire à celui en lumière blanche mais utilise des molécules émettrices de lumière. - **Immunocytochimie (Immuno-histologie):** on utilise ici un anticorps spécifique de la molécule d'intérêt, qui porte un fluorochrome. - **Vidéo-microscope** cette technique se fonde sur une numérisation des images prises en microscopie photonique, puis un assemblage permet un rendu 3D et un suivi des mouvements. - **Microscope confocal à balayage laser:** cette technique reprend un microscope en fluorescence classique, mais avec l'ajout d'un laser. ### C. Observation de la cellule par microscopie électronique - Les microscopes électroniques permettent de voir des objets très petits, avec une résolution d'environ 2 nanomètres. - La tomographie à électrons se fait par un microscope à électrons, qui permet une reconstitution en 3D. ### D. Isolement et culture des cellules - Des cellules peuvent être isolées à partir d'un tissu. - On peut également utiliser la microdissection laser (laser à 12 microns des cellules), qui permet de prélever quelques cellules dans un tissu parfois vivant. - Le tri par cytométrie en flux permet la quantification et le tri de types cellulaires différents. - Les cellules sont ensuite mises en culture primaire à 37°C, avec des nutriments, du CO2 et de l'O2. ### E. Exploration moléculaire - Après éclatement cellulaire, il peut être utile de séparer les organites, notamment par la technique d'ultra-centrifugation, ou centrifugation à haute vitesse. - Les molécules d'intérêt peuvent ensuite être analysées par une technique de blot. - On peut également utiliser la technique d'hybridation in situ (FISH) donc dans la cellule. #### Techniques de blot - Protéine: western blot. - ADN: southern blot. - ARN: northern blot. #### Technique d'hybridation in situ (FISH) - On arrive à détecter l'ADN ou l'ARN par des sondes complémentaires marquées aux fluorochromes. ### F. Conclusion La biologie cellulaire est ainsi une discipline expérimentale, avec des expériences multiples offrant des résultats complémentaires. On utilise plusieurs techniques et compétences qui évoluent rapidement, ce qui induit une complexification des connaissances mais pas de dogme. ## V. MEMBRANE CELLULAIRE ### A. Introduction - On distingue substance hydrophobe et substance hydrophile. - Une substance amphiphile est une substance hydrophobe et hydrophile. ### B. Membrane cellulaire - La membrane est une enveloppe qui sépare l'intérieur de la cellule du milieu extracellulaire. - C'est une bicouche lipidique de triple épaisseur (5 nm) avec des protéines insérées. ### C. Composition chimique - Les lipides: 65-70% de la cellule, amphiphiles et organisés en bicouche. - Protéines: 30-35% des composants. - Sucres sous forme de glycanes, surtout sur le feuillet externe. ### D. Lipides membranaires - Tous les lipides membranaires sont amphiphiles. - On retrouve plusieurs classes de lipides: - Phospholipides: PC / PS / PE. - Dérivés des sphingosines: sphingophospholipides / glycosphingolipides. - Cholestérol: 1/5ème des lipides. ### E. Protéines membranaires - Les protéines membranaires représentent environ 30% des protéines cellulaires. - Les protéines intrinsèques sont en contact direct avec un lipide. - Les protéines extrinsèques sont en relation avec une protéine transmembranaire. ### F. Glycanes - Les glycanes sont des glycoprotéines ou des glycolipides fixés de manière covalente sur leurs composants aglycones. - On retrouve plusieurs glycoprotéines: - O-glycosylation: sérine / thréonine liée avec un N-acetyl galactose. - N-glycosylation: asparagine liée avec un N-acetyl glucose. - Glycolipides: chaîne glycanique plus-ou-moins longue et ramifiée. ### G. Architecture fonctionnelle de la membrane - La membrane plasmique est une bicouche lipidique. - La fluidité membranaire est permise par les éléments qui composent la membrane. #### Mouvements membranaires - Diffusion latérale. - Flexion. - Rotation. - Flip-flop. #### Éléments différenciés - Microvillosités: augmentation de la surface d'échange. - Replis basaux: portent de nombreuses mitochondries. - Éléments mobiles: cils, stéréocils et flagelles. - Interdigitations latérales: repliements de membrane entre deux cellules. ## VI. NOYAU ### A. Généralités - Le noyau est la zone centrale de la cellule. - Le noyau est composé de l'enveloppe nucléaire, du nucléole, et des pores nucléaires. ### B. Composition - L'enveloppe nucléaire: la membrane nucléaire est en continuité avec le réticulum endoplasmique. - Le nucléole: zone du nucléoplasme fortement condensée mais sans membrane. ### C. L'ADN - Une cellule contient 7 picogrammes d'ADN. - La chromatine: ADN condensé en forme de X, euchromatine ou hétérochromatine. ## VII. SYSTEME ENDOMEMBRANAIRE ET TRAFIC INTRACELLULAIRE ### A. Compartiments de traitement des protéines - Le système endomembranaire est composé de plusieurs cavités, vésicules ou canalicules (forme allongée et applatie), présentant une membrane bicouche lipidique et protéines ancrées. - On restreint le système endomembranaire au compartiment de traitement des protéines. #### Compartiments - Noyau - Réticulum Endoplasmique Granuleux REG. - Appareil de Golgi. - Vésicules de sécrétion de taille et de formes variables. - Réticulum endoplasmique lisse. - Endosomes. - Lysosomes. #### Flux membranaires - Les flux membranaires sont caractérisés par le compartiment de départ (REG pour une protéine transmembranaire), par le compartiment d'arrivée, et par la nature des matériels transportés. - Le noyau est le seul compartiment qui reçoit ses protéines par des pores. ### B. Protéogenèse - La protéogenèse (traduction) est l'ensemble des réactions biochimiques qui utilisent des acides-aminés pour aboutir à la formation de protéines. - Le code génétique est constitué par des codons de 3 bases d'ADN. #### Ribosomes - Les ribosomes sont des particules compactes constituées de ribonucléoprotéines. #### Mécanismes de protéogenèse - **Initiation:** la petite sous-unité du ribosome se lie à la partie 5' de l'ARNM. - **Elongation:** un ARN, lié à l'acide-aminé complémentaire du codon lu se fixe sur le site A. - **Terminaison:** le site A rencontre un codon stop. #### Destination des protéines synthétisées par les ribosomes libres: - Cytosol - Noyau - **Mitochondrie** - **Peroxysomes** #### Protéines chaperonnes - Les protéines chaperonnes présentes dans le cytosol aident à l'acquisition de la séquence 3D. #### Synthèse des protéines à domaine transmembranaire: - leur synthèse débute dans le cytosol. - la partie hydrophobe s'insère dans la membrane du REG par l'extrémité N-terminale. #### N-Glycosylation: - cette modification post-traductionnelle a lieu dans le REG. - transforme une protéine en glycoprotéine. #### Fabrication des phospholipides dans le REL: - Le REL fabrique la quasi-totalité des lipides membranaires. - Le REL produit également des hormones lipidiques (stéroïdes) #### Synthèse des protéines à domaine transmembranaire: - leur synthèse débute dans le cytosol. - la partie hydrophobe s'insère dans la membrane du REG par l'extrémité N-terminale. #### N-Glycosylation: - cette modification post-traductionnelle a lieu dans le REG. - transforme une protéine en glycoprotéine. #### Fabrication des phospholipides dans le REL: - Le REL fabrique la quasi-totalité des lipides membranaires. - Le REL produit également des hormones lipidiques (stéroïdes) ### C. Organites intracellulaires: réticulum endoplasmique - Le RE est un ensemble de canalicules et de vésicules constituant un réseau. #### Fonctions - Translocation et synthèse de protéines sécrétées ou transmembranaires. - N-glycosylation. - Acquisition de la conformation spatiale et élagage de l'arborisation sucrée. - Translocation de peptides antigéniques à partir du cytosol. - Synthèse des phospholipides membranaires. - Stockage et libération du calcium par des canaux calciques. - Détoxification par des enzymes membranaires. - Production de glucose à partir de glycogène. ### D. Microfilaments d'actine - Les microfilaments d'actine sont extrêmement répandus dans toutes les cellules. - On peut retrouver ces microfilaments dans les microvillosités, dans les faisceaux contractiles, dans les anneaux contractiles ou dans les filipodes. ### E. Appareil contractile des cellules non-musculaires - L'appareil contractile cellulaire est associé à certaines protéines: myosine I pour le déplacement cellulaire et myosine II pour la contraction cellulaire. ### F. Appareil contractile des cellules musculaires - La fibre musculaire est constituée de myofibrilles, constituées d'une suite de sarcomères, eux-mêmes constitués de filaments d'actine. - Un sarcomère est situé entre deux lignes Z et est centré par une ligne M. ### G. Interaction cytosquelette / membrane plasmique - Il existe quatre aspects fondamentaux dans ces interactions: cellules isolées, jonctions intracellulaires, interactions avec la lame basale et interactions avec la MEC. ### H. Pathologies et applications médicales liées au cytosquelette - Plus que connaître par cœur les maladies, il est important de comprendre le mécanisme expliqué dans le cours (impact d'une défaillance de l'actine sur la motilité et ainsi dans les infections bactériennes par exemple). ## IX. CYTOSQUELETTE ### A. Le cytosquelette - Le cytosquelette est l'armature de la cellule qui lui donne une certaine rigidité. - On distingue 3 types de polymères: microfilaments d'actine, les microtubules de tubuline et les filaments intermédiaires. - Les filaments d'actine représentent le cortex cellulaire en sous-membranaire. ### B. Filaments intermédiaires - Les filaments intermédiaires sont des protéines fibreuses ou filamenteuses insolubles. - On retrouve les filaments intermédiaires dans le cytosol en sous-membranaire, périnucléaire, en réseau radiaire entre le noyau et la membrane, ainsi que dans le noyau. - Le monomère est une protéine fibreuse avec 3 domaines tête, corps et queue. #### Protéines associées: - Il existe des protéines favorisant la réticulation. - Il existe des protéines en lien avec les desmosomes ou les hémidesmosomes. ### C. Microtubules - Les microtubules présentent une répartition très large dans le cytosol de la cellule, mais jamais dans le noyau. - Les microtubules sont des fibres creuses cylindriques de petit diamètre et relativement longues. - La structure de base est un monomère (a ou ẞ), et la polymérisation commence par la formation d'un hétérodimère (α + β). #### Mécanisme de polymérisation / dépolymérisation: - La polymérisation nécessite du Mg2+ et du GTP. - Les hétérodimères capables de polymériser sont ceux qui ont fixé une molécule de GTP. - La polymérisation et la dépolymérisation ne se font pas forcément à la même vitesse et sont indépendants. #### Protéines associées: - On distingue les protéines TAU structurales et les protéines motrices. - Les deux principales familles de protéines motrices sont les kinésines et les dynéines. #### Centriole et centrosome: - Le centriole est composé de triplets courts de microtubules formant un cylindre. - Le centrosome et le centre organisateur cellulaire. - Il est formé de deux centrioles perpendiculaires. ### D. Microfilaments d'actine - Les microfilaments d'actine sont extrêmement répandus dans toutes les cellules. - Les microfilaments d'actine sont très fins et très flexibles. - On peut retrouver ces microfilaments dans les microvillosités, dans les faisceaux contractiles, dans les anneaux contractiles ou dans les filipodes. #### Protéines associées: - Thymosine - Profiline - Gelsoline - Caldesmon - Tropomyosine - Myosine I - Filamine - Spectrine - Dystrophine ### E. Appareil contractile des cellules non-musculaires - L'appareil contractile cellulaire est associé à certaines protéines: myosine I pour le déplacement cellulaire et myosine II pour la contraction cellulaire. #### Septines: - Ces protéines sans polarité jouent un rôle important dans l'anneau contractile et fixent du GTP en formant des filaments et des anneaux. - Elles forment ainsi un anneau de séparation. - Elles peuvent permettre de maintenir des récepteurs membranaires au contact les uns des autres. - Elles forment également des barrières de diffusion. ### F. Appareil contractile des cellules musculaires - La fibre musculaire est constituée de myofibrilles, constituées d'une suite de sarcomères, eux-mêmes constitués de filaments d'actine. - Un sarcomère est situé entre deux lignes Z et est centré par une ligne M. ### G. Interaction cytosquelette / membrane plasmique - Il existe quatre aspects fondamentaux dans ces interactions: cellules isolées, jonctions intracellulaires, interactions avec la lame basale et interactions avec la MEC. ### H. Pathologies et applications médicales liées au cytosquelette - Plus que connaître par cœur les maladies, il est important de comprendre le mécanisme expliqué dans le cours (impact d'une défaillance de l'actine sur la motilité et ainsi dans les infections bactériennes par exemple). ## X. LA COMMUNICATION CELLULAIRE - La communication cellulaire permet la survie, la croissance et la division, la différentiation, et la mort cellulaire. ### A. Communication entre les cellules à courte distance #### Mode de communication - **Contact:** - Juxtacrine - Synaptique - Paracrine - Autocrine - Endocrine - **Bio-chimique** - **Bio-électrique** #### Nature du signal - Contact direct - Variation de potentiel membranaire - Neurotransmetteur - Hormone - Cytokines - Chimiokines #### Distance - Courte (~25nm) - Courte (~20 µm) - Courte (~1cm) - Grande (~1m) #### Vitesse - Très rapide (~1/10m) - Rapide (ms) - Lent - Lente - Lent - Lent - Diffusion locale - Diffusion locale - Circulation sanguine #### Spécificité - Jonction adhérente - Jonction Gap - Récepteurs membranaires - Récepteurs des cellules voisines - Récepteurs à haute affinité #### Exemples - **Contact** - Développement du tube neural - Contact entre cellules immunitaires - **Bio-électrique** - Coordination cellulaire: cellules cardiaques, neurones - Apoptose - << Bystander >> - **Synaptique** - Relais de transmission: synapse biochimique ex: de la plaque motrice - **Paracrine** - Coordination tissulaire: cholecystokinine, à proximité des entérocytes - Rôle cellulaire: développement embryonnaire - **Autocrine** - Stimulation: cellules bêta insuline - **Endocrine** - Immunité - Coordination d'organes: système neuroendocrinien, hormone du cycle menstruel ### B. Communication entre les cellules à longue distance - Communication neuronale: les neurones sont des cellules excitables hautement spécialisées, qui peuvent transmettre un message bioélectrique par l'intermédiaire de signaux biochimiques. - Communication hormonale: la communication hormonale est un système qui fonctionne grâce à des substances endocrines: les hormones. ### C. Diversité des réponses des cellules-cibles - La fixation d'Ad ou NorAd sur le récepteur a-adrénergique active une protéine Gq, qui active la phospholipase C (PLC). - La PLC induit la dégradation du phosphoinositol diphosphate (PIP₂) en diacylglycérol (DAG) et Inositol triphosphate (IP). - L'Inositol triphosphate active l'ouverture de canaux calciques du REL. - L'AMPc active les canaux sodiques membranaires. #### Réponse en fonction du signal chimique sur deux mêmes types cellulaires: - Il faut chercher ici à comprendre la cascade moléculaire et non à l'apprendre par cœur. #### Réponse en fonction du stade de différenciation de deux mêmes types cellulaires: - Un même signal est perçu différemment par la cellule en fonction de son état de maturité. #### Fonction intégrative au niveau des messagers et des voies: - Chaque messager et chaque voie présente une fonction principale, mais également plusieurs autres fonctions annexes. ## VIII. ADHERENCE CELLULAIRE ### A. Généralités - L'adhérence est fondée sur un système de reconnaissance des cellules par des molécules d'adhérence spécifiques. - Après dissociation des cellules d'un même tissu, on peut observer une reconstruction de l'architecture entre les cellules en fonction de la quantité de E-cadherine. ### B. Molécules d'adhérence - Une molécule d'adhérence est en général une glycoprotéine. - Elle possède un triple domaine: - Extracellulaire: capteur. - Membranaire: ancrage. - Cytoplasmique: transduction (transmission du signal). #### Partie extracellulaire: - Cette partie est responsable de l'interaction entre la molécule d'adhérence et son ligand. - Le site de liaison au ligand est une séquence consensus. #### Partie cytoplasmique: - Cette partie réalise la transduction mécano-chimique. ### C. Régulation des mécanismes d'adhérence #### Régulation du récepteur membranaire: - La cellule peut activer ou désactiver certaines molécules d'adhérence pour en modifier le degré d'activité et donc le degré de liaison au ligand. #### Régulation du récepteur membranaire: - On peut retrouver une diminution de l'expression du récepteur par internalisation, ou une surexpression membranaire par deux moyens: *Mobilisation d'un pool cytoplasmique pré-préparé, action rapide*. *Modulation de l'expression génique, action lente*. #### Modification de l'affinité vis-à-vis du ligand: - La cellule peut engendrer un changement conformationnel du domaine de liaison. - La cellule peut engendrer un changement conformationnel du domaine de liaison ou une mobilisation et un regroupement des molécules d'adhérence pour former des plaques d'adhérence focale. #### Récepteurs solubles: - La cellule peut diminuer son adhérence par la production de récepteurs solubles. ### D. Conséquences et implications - L'adhérence permet le mouvement cellulaire par ancrage notamment à la MEC. - L'adhérence permet la régulation du phénotype cellulaire. ### E. Molécules d'adhérence #### Classification de la classification des molécules d'adhérence est fondée sur le type d'interactions - **Super Famille des Ig** - **Cadhérines** - **Sélectines** - **Intégrines** - **Hyaladhérines** #### Superfamille des immunoglobulines: - Ces molécules ont une analogie de structure avec les anticorps. #### Cadhérines: - Les cadhérines possèdent une portion extra-cytoplasmique avec des domaines répétés. - L'adhérence est de type CAM, homophilique, homotypique, et Ca²+-dépendante. #### Sélectines: - Les sélectines possèdent un domaine extra-cytoplasmique de liaison à la lectine. - L'adhérence est hétérophilique, hétérotypique, CAM, et Ca²+-dépendante. #### Intégrines: - Les intégrines sont des hétérodimèrespossédant un domaine extracytoplasmique avec deux sous-unités a et β. - Le site de liaison partagé entre a et ẞ fait qu'il faut la présence des deux chaînes pour interagir avec le ligand. #### Hyaladhérines: - Les hyaladhérines sont des glycoprotéines. - L'adhérence est de type SAM et présente un ligand unique: l'acide hyaluronique. ### F. Processus d'inflammation - Il existe donc une succession d'événements: - Activation de l'endothélium vasculaire. - Ralentissement et rolling. - Immobilisation. - Extravasation par diapédèse puis exportation dans le tissu. ### G. Jonctions serrées - Une jonction se fait grâce à des éléments différenciés de la membrane et grâce à un groupement organisé de molécules d'adhérence en interaction avec des molécules associées intracellulaires. #### Rôles: - Elles sont extrêmement importantes dans les épithéliums. - Elles réalisent une barrière para-cellulaire imperméable aux macromolécules. - Elles laissent passer des solutés et des ions hautement régulés. ### H. Jonctions d'ancrage - Ces jonctions assurent une cohésion mécanique forte et sont présentes dans de nombreux types cellulaires. #### Types de jonctions - Jonction adhérente - Desmosome - Hémidesmosome - Contacts focaux ### I. Jonctions communicantes - Ces jonctions ont une forme arrondie au niveau latéral de la cellule. - Elles sont composées de 6 sous-unités de connexines comprenant chacune 4 hélices a #### Rôles: - Ces jonctions permettent le passage de petites molécules de poids moléculaire inférieur ou égal à 5000 Daltons. ### J. Structures adhérentes labiles - Les membranes de deux cellules voisines créent des replis complémentaires, mais aucune molécule d'adhérence n'est présente. ## XI. LA MOTILITE ### A. Généralités - La motilité cellulaire est l'aptitude de la cellule à effectuer des mouvements spontanés ou réactionnels. ### B. Déplacement en milieu liquide - Le déplacement passif impose un arrêt de la cellule sur son site d'action. - Le déplacement autonome/actif concerne les cellules qui ont un flagelle. ### C. Déplacement actif - Le déplacement des cellules se fait in vivo dans la MEC. - Les signaux chimiques sont capables d'attirer et de guider les cellules. - Les récepteurs membranaires sont capables de récupérer ces signaux et d'effectuer une transduction chimique ou mécanique. - Le déplacement implique une réorganisation importante et continue du cytosquelette. - Les contacts focaux sont des zones d'adhérence labiles qui forment des ponts entre le cytosquelette cellulaire et la MEC. #### Front de migration: - La partie avant de la cellule est appelée le lamellipode. - A l'arrière de la cellule on a le cortex filamenteux sous tension. ### D. Pathologies - Quand les bras de dynéine sont non-correctement distribués, on retrouve une organisation défectueuse des flagelles et des cils. - Une atteinte du canal calcique bloque l'entrée de calcium dans le flagelle. - L'évolution du cancer est permise notamment par la dissémination de cellules cancéreuses formant des métastases. ## XII. CYTOSOL ### A. Généralités - Un tissu est composé d'un ensemble de cellules et de la matrice extracellulaire MEC. - La matrice extracellulaire est un réseau complexe, structuré et organisé, qui remplit l'espace entre les cellules et qui les relie. ### B. Protéasome - Le protéasome est un complexe de quelques dizaines de protéines, présentant une action de protéolyse multi-catalytique. - La chaîne protéique va être coupée en même temps en plusieurs endroits. - La partie régulatrice contient en général 17 sous-unités qui sont pour la plupart des ATPases. ### C. Autres rôles de l'ubiquitine - L'ubiquitine possède plusieurs autres rôles : - Destruction de protéines transmembranaires. - Destruction de protéines golgiennes. - Internalisation de virus. - Fonctions non protéolytiques. ### D. Autophagie - Dans la cellule il y a une balance constante entre biosynthèse et catabolisme. - L'autophagie peut permettre de dégrader des organites entiers. #### Types d'autophagie - **Macro-autophagie:** Une membrane se recourbe autour de l'organite jusqu'à l'entourer complètement, ce qui induit au final une double-paroi autour de l'organite ciblé. - **Micro-autophagie**: la membrane du lysosome s'invagine vers l'intérieur en séquestrant une partie du cytosol. - **Autophagie médiée par les protéines chaperonnes:** Les protéines cytosoliques à dégrader sont sélectionnées puis internalisées dans le lysosome. ### E. Pathologies - Il existe en permanence une balance entre rôle favorable et rôle défavorable de l'autophagie. ## XIII. MATRICE EXTRA-CELLULAIRE ### A. Généralités - Un tissu est composé d'un ensemble de cellules et de la matrice extracellulaire MEC. - La matrice extracellulaire est un réseau complexe, structuré et organisé, qui remplit l'espace entre les cellules et qui les relie. ### B. Composants: polysaccharides - Les glycosaminoglycanes sont des polysaccharides non-ramifiés. - Les protéoglycanes sont composés d'un noyau (core) protéique, ainsi que de chaînes de GAG. ### C. Composants: protéines fibreuses structurales - Le collagène est la protéine la plus abondante de l'organisme. - Le collagène a un aspect de fibres, constituées elles-mêmes de fibrilles présentant une striation périodique. #### Formes de collagène - **Type I** - **Type II** - **Type III** - **Type IV** - **Type V** - **Type VIII** - **Type X** - **Type VI** - **Type IX** - **Type XII** - **Type XIV** - **Type XIII** - **Type XVIII** #### Structure de la chaîne a du collagène : - Le collagène présente une structure hélicoïdale rigide en hélice. #### Structure des fibrilles de collagène: - Il existe un auto-assemblage de molécules de tropocollagène qui forme un câble. - Ces fibrilles s'associent ensuite de manière parallèle pour former des fibres. #### Collagène 4 en réseau : - Ce collagène est un composant essentiel de la lame basale. - Les molécules sont agencées côte à côte en feuillets. #### Fibres élastiques de la matrice: - Le composant principal est l'élastine. - Le réseau est recouvert d'un manchon de microfibrilles : les fibrillines. ### D. Composants: glycoprotéines adhérentes - Fibronectine: cette protéine est très volumineuse. - On trouve la fibronectine sous deux formes distinctes: la fibronectine plasmatique et la fibronectine tissulaire. #### Rôles: - La fibronectine présente des fonctions d'adhérence entre cellule et matrice. ### E. Organisation - On retrouve deux types d'organisation: - TISSU CONJONCTIF LÂCHE - LAME BASALE #### Aspects dynamiques: - Il existe en permanence une balance entre synthèse et dégradation des constituants. ### F. Pathologies - Elles peuvent dégrader l'ensemble des composants protéiques de la MEC: les protéines de la matrice (fibreuses, glycoprotéines, protéoglycannes) et d'autres substrats comme les cytokines ou des récepteurs membranaires. - Ces protéases sont cependant inhibées par la famille des protéines TIMP ou par les a2-macroglobulines. #### Rôles: - Lors d'une lésion épithéliale, les cellules produisent des MMP qui vont dégrader les résidus de la lame basale. ## XIV. CELLULES SOUCHES ### A. Introduction / Définitions - Un organisme est composé de milliers de millions de cellules, et chaque organe est composé de cellules différentes. - L'organisme entier se développe à partir d'une unique cellule: le zygote, par une suite de divisions et de différenciations. ### B. Types de cellules-souches - Une cellule-souche est une cellule indifférenciée ayant la capacité de se diviser à l'identique de manière indéfinie (auto-renouvellement), et de produire des cellules différenciées (différenciation). - On distingue les cellules totipotentes, pluripotentes, multipotentes, et unipotentes. ### C. Cellules souches embryonnaires: CSE - Le premier grand groupe de cellules souches pluripotentes induites est constitué des cellules souches embryonnaires (CSE), qui sont à l'origine de tous les types cellulaires. - Les CSE possèdent certaines propriétés intrinsèques: - Origine blastocytaire. - Maintien d'un caryotype stable. - Expression de facteurs de transcription spécifiques des CSE. - Absence de checkpoint en G₁ dans le cycle cellulaire. ### D. Cellules souches adultes : CSA - Les cellules souches adultes (CSA) ont un potentiel de différenciation plus restreint. - Elles peuvent être retrouvées dans les tissus adultes. ### E. Identification d'une cellule souche - Il n'existe pas de marqueur parfait pour identifier une cellule souche. - On utilise plusieurs expériences pour démontrer la même chose à la fin. ### F. Division cellulaire symétrique et asymétrique - Le type de division contrôle le nombre de cellules souches. - La division asymétrique est indispensable pour permettre d'assurer les deux fonctions des cellules souches: l'auto-renouvellement et la différenciation. ### G. Induction of Pluripotent Stem cells iPS : reprogrammation en cellules souches - On peut tenter de produire des cellules souches pluripotentes à partir de cellules somatiques humaines. - Les cellules reprogrammées sont un enjeu majeur. ### H. Médecine régénérative - Deux objectifs principaux: - Utiliser les cellules souches dans une option de traitement. - Utiliser les cellules souches pour avoir un modèle de la maladie. ### I. Différences entre CSE et CSA - CSE: - Potentiel de différenciation - Culture facile - Tératogène - Immunogênicité - Questions éthiques - CSA: - Plasticité cellulaire (limitée) - Culture difficile - Pas de tératogénicité - Stratégie autologue possible - Pas d'obstacle éthique - IPS: - Synthèse des avantages des 2 approches ? - Cellules mal connues - Technique "jeune" ## XV. APOPTOSE ### A. Généralités - L'apoptose est un type de mort cellulaire particulier très important. - C'est un processus destiné à éliminer des cellules indésirables ou inutiles dont l'organisme doit se débarrasser. ### B. Caractères des cellules apoptotiques - Dans les cas d'apoptose on observe une rétraction cellulaire et une condensation de la chromatine. - La membrane de la cellule garde son intégrité mais est remaniée. - L'apoptose ne déclenche aucune inflammation. - L'apoptose se caractérise par des clivages protéiques via des enzymes cas