Introduction à la Cellule - Université d’Alger

INTRODUCTION À LA CELLULE UNIVERSITE D’ALGER - FACULTE DE MEDECINE ZIANIA CHATEAUNEUF – DEPARTEMENT DE MEDECINE. PREMIERE ANNEE DE MEDECINE ANNEE UNIVERSITAIRE 2023/2024 MODULE DE CYTOLOG...

INTRODUCTION À LA CELLULE UNIVERSITE D’ALGER - FACULTE DE MEDECINE ZIANIA CHATEAUNEUF – DEPARTEMENT DE MEDECINE. PREMIERE ANNEE DE MEDECINE ANNEE UNIVERSITAIRE 2023/2024 MODULE DE CYTOLOGIE. PR YAHIA/DR BENZINE-CHALLAM/DR DEKAR  PLAN I/INTRODUCTION II/ LA CELLULE EUCARYOTE 1/ GÉNÉRALITÉS 2/COMPARTIMENTATION DE LA CELLULE EUCARYOTE a/ LA MEMBRANE PLASMIQUE b/ LE CYTOPLASME c/ LE NOYAU EUCARYOTE III/LA CELLULE PROCARYOTE IV/LES VIRUS (ACARYOTES) I/INTRODUCTION LA CELLULE DEFINITION l’unité structurale et fonctionnelle commune à l’organisation de tous les êtres vivants la plus petite portion de matière vivante qui puisse vivre isolée et qui puisse se reproduire. Elle synthétise l’ensemble de ses constituants en utilisant les éléments du milieu extracellulaire. renferme sous forme d’ADN l’information nécessaire à son fonctionnement et à sa reproduction.  Historique En 1665, Robert Hooke découvre des cellules dans du liège, puis dans des plantes vivantes, en utilisant le microscope (Inventeur du terme « cellule »). En 1838, Matthias Schleiden suggère que tous les tissus végétaux sont fait de cellules. En 1839, Théodore Schwann en arrive à la même hypothèse au sujet des animaux (Théorie cellulaire). En 1855, Rudolf Virchow suggère que toute cellule provient d’une autre cellule (« Omnis cellula e cellula »). BIOLOGIE CELLULAIRE= CYTOLOGIE DÉFINITION De la théorie cellulaire est née la biologie cellulaire : discipline de la biologie: structure et physiologie Étudie les cellules et leurs organites, Etude morphologique des cellules Etude fonctionnelle : Reproduction Métabolisme Homéosatsie Communication Survie et Mort Applications Recherche scientifiques /pathologies / traitements biologie moléculaires Biotechnologies  Être unicellulaire Être pluricellulaire une cellule, plusieurs cellules les fonctions vitales (se nourrir, interdépendantes. proliférer, etc.). Chacune d’entre elles,(même matériel génétique) se spécialise et se Autonome, différencie, dépendante d’autres cellules formant des tissus, des organes Il peut donc exister une et des systèmes qui accomplissent les interdépendance cellulaire, même fonctions nécessaires à la vie de pour les êtres unicellulaires. l’organisme Être unicellulaire Être pluricellulaire  Classification des êtres vivants Organismes Organismes pluricellulaires unicellulaires Cellules Cellules Cellules procaryotes eucaryotes eucaryotes Bactéries Amibes Animaux Paramécies Végétaux  Levures champignons  DEUX GRANDS GROUPES FONDAMENTALEMENT DIFFÉRENTS Procaryotes Eucaryotes êtres vivants unicellulaires une organisation complexe structure cellulaire ne comporte pas de nombreux organites. noyau. Le matériel génétique est enfermé Le matériel génétique formé d’une dans un noyau entouré d’une unique molécule d’ADN double-brin enveloppe nucléaire. circulaire , Ils constituent un très large groupe libre dans le hyaloplasme d’organismes, uni ou pluricellulaires. Il est dépourvu d’une membrane qui le séparerait du cytoplasme environnant.  Les procaryotes ne possèdent que très rarement des organites. https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=S7e2DXfs1l4  II/LA CELLULE EUCARYOTE Les cellules eucaryotes composent les champignons, les animaux et les végétaux. Leur métabolisme est aérobie. unicellulaires (ex: levures) ou pluricellulaires (ex: mammifère). Toutes les cellules eucaryotes comportent deux compartiments : Le noyau et le cytoplasme. Elles sont séparées du milieu extracellulaire par la membrane plasmique. Le noyau caractérise le règne eucaryote.  LA CELLULE EUCARYOTE ASPECT D’UNE CELLULE EN MICROSCOPIE OPTIQUE ASPECT DUNE CELLULE EN MICROSCOPIE ELECTRONIQUE Schéma d’une cellule eucaryote en microscopie électronique Formes : Arrondies (cellules adipeuses ) Allongées (Cellules musculaires) Polygonales (cellules nerveuses ) Prismatique / cylindriques (cellules intestinales )  Arrangement : Cellules associées en tissus Cellules libres Aperçu général sur l’ultrastructure de la cellule eucaryote Représentation en 3D Cytosquelette Définition : une cellule eucaryote possède un vrai noyau ; le matériel génétique est entouré d’une enveloppe nucléaire. De plus elle comprend de nombreux organites limités d’une membrane et un cytosquelette 2/Compartimentation de la cellule eucaryote a) La membrane plasmique b) Le cytoplasme c) Le noyau eucaryote a)La membrane plasmique C’est une frontière entre le cytoplasme et l’environnement extracellulaire. Elle permet et régule les échanges entre les milieux intra et extracellulaires. Elle permet ainsi à la cellule d’interagir avec son environnement. b) Le cytoplasme Le cytoplasme contient plusieurs types de constituants individualisés sur le plan morphologique, mais métaboliquement interactifs : Le cytosol (= hyaloplasme) Le système endomembranaire Les mitochondries et les péroxysomes Le cytosquelette Le cytosol Le cytosol est une sorte de gel dans lequel baignent organites cellulaires, cytosquelette, ribosomes libres et plusieurs types d’inclusions non limitées par une membrane (lipides, glycogène). De nombreuses réactions biochimiques ont lieu dans le cytosol (ex : glycolyse). Remarque : Cytoplasme = cytosol + organites, cytosquelette, ribosomes et inclusions Le système endomembranaire ensemble de compartiments membranaires intercommunicants les constituants de leur membrane et les molécules solubles dans leur lumière (= cavité) peuvent passer d’un compartiment à l’autre par des phénomènes de flux membranaires. communiquent entre eux par l’intermédiaire de vésicules. On distingue  réticulum endoplasmique,  l’appareil de Golgi,  endosomes, lysosomes, les vésicules  Les mitochondries Les mitochondries assurent la respiration cellulaire (consommation d’O2, production de CO2 et d’H2O) et la synthèse de molécules riches en énergie (Adénosine Tri-Phosphate ou ATP). Elles jouent aussi un rôle majeur dans la mort cellulaire programmée ou apoptose. les péroxysomes Les péroxysomes sont de petits organites impliqués dans la destruction des radicaux libres (détoxification) Le cytosquelette Le cytosquelette est un réseau de filaments protéiques permettant de maintenir la forme de la cellule et l’agencement de ses organites dans le cytoplasme. Il est aussi responsable de mouvements cellulaires et du trafic intracellulaire. c) Le noyau eucaryote Le noyau eucaryote est un compartiment délimité par l’enveloppe nucléaire, percée de pores nucléaires qui permettent les échanges entre le noyau et le cytoplasme (échanges nucléocytoplasmiques). Le noyau contient l’ADN (Acide DésoxyriboNucléique), fragmenté en chromosomes et dans lequel est stockée l’information génétique. III/La cellule procaryote Une cellule procaryote est définie par l’absence de noyau. On distingue les bactéries et les cyanobactéries. Un exemple de bactérie très étudiée et utilisée couramment au laboratoire est celui d’Escherichia coli (E. coli). Les bactéries sont des organismes unicellulaires, aérobies ou anaérobies (ou les deux)  Toutes les bactéries sont entourées par une membrane plasmique. La membrane plasmique est recouverte le plus souvent d’une paroi cellulaire, d’épaisseur variable, qui donne sa forme à la bactérie et la rigidifie. Formes et mode d’association des bactéries  Représentation schématique ultrastructurale de la cellule bactérienne. Structures facultatives Structures essentielles mésosome capsule hyaloplasme paroi nucléoide polysome pili plasmide Granules Membrane Sous unités flagelle de plasmique ribosomales réserves En bactériologie médicale, on distingue essentiellement les bactéries Gram + et les bactéries Gram – grâce à la coloration de Gram LES BACTÉRIES GRAM + LES BACTÉRIES GRAM – se colorent en violet : Elles n’ont se colorent en rose : Elles ont pas de membrane externe et ont une membrane lipidique externe une paroi épaisse. et une paroi fine.  Particularités des bactéries : pas de système endomembranaire (donc pas d’enveloppe nucléaire), pas de mitochondrie, ni de péroxysome. Elles ne possèdent pas de cytosquelette Des ribosomes sont visibles au microscope électronique à transmission dans le cytosol des bactéries. Leur génome se présente sous la forme d’un seul chromosome : le nucléoïde: une molécule d’ADN bicaténaire et circulaire. Le chromosome bactérien est fixé à des invaginations de la membrane plasmique : les mésosomes  Les composants ultrastructuraux essentiels et facultatives Nucléoide Une seule molécule d’ADN double brin fermé (circulaire ),libre Support de l’information génétique Ribosomes libres formés dans le hyaloplasme Cytoplasme ou hyaloplasme  Les bactéries peuvent parfois contenir une ou plusieurs molécules d’ADN bicaténaires, circulaires et extra- chromosomiques : les plasmides. Les plasmides sont des structures facultatives. Ils codent généralement des caractères qui apportent un avantage sélectif et qui ne sont pas codés par le chromosome bactérien (ex : résistance aux antibiotiques, toxines).  Division des bactéries Les bactéries se divisent par scissiparité. Ces divisions peuvent être très rapides (20 min dans le cas de E.coli en conditions favorables) si les bactéries sont dans un environnement nutritif suffisant Caractéristiques Cellule eucaryote Cellule procaryote animale Matériel génétique Vrai noyau ; ADN linéaire Nucléoide: ADN bicatenaire chromatine et bicatenaire nucléole isolés par une circulaire libre double membrane Chromosomes Toujours > 1 Généralement 1 Type de division mitose ou méiose Scissiparité /étranglement Paroi absente Nature peptidoglycane Caractéristique Cellule eucaryote Cellule procaryote Lieu de synthèse Synthèse des ARNs dans le Dans le hyaloplasme des ARNs et des noyau. protéines Synthèse des protéines dans le hyaloplasme. Membrane Nature lipoprotéique avec Nature lipoprotéique plasmique cholestérol dépourvue de cholestérol Structures Organites membranaires Absents cellulaires et cytosquelette +polysomes organites libres et liés polysomes à l’état libres IV/Les virus (acaryotes) Les virus sont des structures acellulaires, infectieux, constitués au minimum d’un acide nucléique (ADN ou ARN) et de protéines. Ils dépendent de cellules vivantes pour se répliquer. Pour cela, ils sont capables de perturber profondément et/ou durablement l’information génétique des cellules qu’ils infectent. Ce sont des parasites intracellulaires obligatoires.  Type de virus Les virus des vertébrés, très nombreux, chez lesquels on retrouve de nombreux agents pathogènes (environ 200 espèces sont pathogènes pour l’homme). Les virus de bactéries ou bactériophages. Les virus d’algues, d’invertébrés, de plantes… TAILLE DU VIRUS Taille des virus extrêmement réduite 15 à 300 nm V. de la fièvre aphteuse 15-20 nm V. grippal 80-120 nm V. de la vaccine 300nm V. Ebola 970 nm.  FORMES DES VIRUS Variabilité morphologique selon les espèces : sphérique, polyédrique, filamentaire, complexe LES COMPOSANTS MOLÉCULAIRES DES VIRUS Acide nucléique capside Enveloppe (+ ou -) ADN ou ARN Protéines de surface ou Membrane Lipoprotéique capsomères Nucléocapside Les 2 ou 3 éléments constituant un virus 1/Génome/ARN ou ADN 2/capside 3 / + ou - enveloppe Virus nu Virus enveloppé   Classification des virus Critères de classification Type d’acide nucléique (génome viral linéaire ou Symétrie de Présence ou non circulaire) la capside de l’enveloppe  Virus à ADN Cubique Hélicoïdale Nu enveloppé  Virus à ARN Organisation moléculaire tridimensionnelle de quelques virus. Virus à symétrie hélicoïdale ARN ARN viral Nucléocapside Nucléocapside nue Capside Capside Mosaïque du Tabac Virus grippal( V. influenzae) Le CORONA VIRUS ou COVID 19 Virus à ARN , symétrie hélicoïdale et enveloppé  Virus à symétrie cubique Virus de l’hépatite A /HAV Transcriptase Transcriptase réverse ARN viral ARN viral inverse Protéines M Capside Capside Virus de l’hépatite B / HBV Bicouche Bicouche GP 41 GP 41 lipidique lipidique GP 120 GP 120 Virus du SIDA HIV = HIV Virus à symétrie complexe Au MET Capside Acide nucléique Gaine caudale Queue Fibres caudales  la classification de quelques virus selon leurs critères constitutionnels Nature de l’acide Présence ou absence de Symétrie de la capside Exemples nucléique l’enveloppe V. Grippal Enveloppé Hélicoïdale corona virus ARN Nu TMV Enveloppé HIV / hépatite C Cubique (Icosaédrique) Nu Hépatite A Enveloppé Vaccine Hélicoïdale Polyome Nu (V.oncogénique) ADN Hépatite B Enveloppé V. oncogénique) Cubique V. des Papillomes Nu (V.oncogénique) Enveloppé V.variole ADN ou ARN Complexe Nu Bactériophages  Définir un virus et un virion. virus Virion Le virus est une particule microscopique infectieuse qui ne peut se répliquer qu’en pénétrant dans une cellule vivante hôte pour utilise sa machinerie cellulaire En dehors de cette cellule,il est dit virion ou particule virale   Modes d’infection( modes d’entrée) d’une cellule hôte par son virus spécifique 1- Entrée par fusion 2- Entrée selon l’ endocytose par récepteurs 1 - Entrée par fusion membranaire (Cas du VIH )  2 – Entrée selon l ’endocytose par récepteurs Endocytose par Endocytose par cavéoline , cas du clathrine , cas du Virion virus de l’hépatite B virus de l’hépatite C Virion Clathrine Cavéoline Modalités de réplication (reproduction ) des virus. Mode de reproduction = cycle de développement d’un virus dans sa cellule hôte La multiplication virale( ou cycle viral ) est un phénomène complexe au cours duquel le virus va détourner la machinerie cellulaire à son profit et production de nouvelles unités dites virions. Il varie fortement selon le type de virus et la nature de son génome. Donc les virus se multiplient selon un cycle lytique ou un cycle lysogénique Dans la cellule hôte le virus peut évoluer en cycle lytique ou cycle lysogénique  Fonctions des structures virales : Le génome: code une fois dans la cellule hôte pour; Les protéines de structure de la capside dites capsomères. Les protéines antigéniques de la capside ou de l’enveloppe ( ex : gp 120,gp 41 cas du VIH ). Les enzymes nécessaires à la transformation de l’acide nucléique viral dans la cellule hôte. ex ; la transcriptase inverse chez les rétrovirus La capside : - protection du génome viral - Rôle antigénique L’enveloppe : protection de la nucléocapside Rôle antigénique , reconnaissance de récepteurs spécifiques sur la cellule hôte Définir la notion de virus oncogène. Les virus oncogènes sont des virus capables de transformer une cellule saine en cellule cancéreuse. Le mot « oncogène » est issu du grec oncos, qui signifie « tumeur ». De façon générale, ils sont responsables de 15 % des cancers.  Quelques exemples de virus oncogènes Herpèsvirus (ADN), ex. : Epstein- Barr (cancer du pharynx, des voies nasales) Papillomavirus humain (ADN) ou HPV SV40 (cancer du col de l'utérus…) ; Virus de l’hépatite B / HBV Carcinome Virus de l’hépatite C / HCV hépatique