Médisup Sciences - UE1: Biologie cellulaire PDF 2024-2025

# Médisup Sciences - UE1: Biologie cellulaire ## 2024-2025 - Actualisation - Fiche de cours n°1 ### Introduction: - Généralités sur la cellule comme unité du vivant - Généralités sur les ordres de grandeur en biologie ### Découverte de la cellule: La théorie cellulaire #### Grands principes de...

# Médisup Sciences - UE1: Biologie cellulaire ## 2024-2025 - Actualisation - Fiche de cours n°1 ### Introduction: - Généralités sur la cellule comme unité du vivant - Généralités sur les ordres de grandeur en biologie ### Découverte de la cellule: La théorie cellulaire #### Grands principes de la théorie cellulaire | Date | Personnes | Prinicpes | |---|---|---| | 1665 | R. Hooke (Chercheur anglais microscopiste) | - Introduit la notion de cellule. <br/> - Observe à l'aide d'un microscope rudimentaire, des alvéoles en "nid d'abeille" dans un bouchon de liège. <br/> - Structure observée lui rappelait 1 cellule de moine. | | 1830 <br/> Milieu 19* | Schleiden et Schwann (Chercheurs) | - Notion de cellule approfondie avec la naissance de la théorie cellulaire: <br/> - Avec les 1er et 2ème principes: "La cellule est l'unité structurale et fonctionnelle des plantes et des animaux". | | 1855 | Rudolf Ludwig Karl Virchow (Chercheur allemand) | - Tout organisme est constitué d'une ou plusieurs cellules. <br/> - 3ème principe: Cellule comme unité de reproduction: "Une cellule ne peut provenir que de la division d'une cellule déjà existante". <br/> - Fin de la théorie de la génération spontanée. | #### Découverte des principales techniques de la cellule | Date | Personnes | Découverte(s) | |---|---|---| | 1886 | Carl Zeiss (Physicien allemand) | Fabrication des lentilles de verres: amélioration de la résolution du microscope optique. <br/> Fin 19* siècle ou "grande époque" de la description des cellules et des tissus en microscopie optique (MO). | | Fin 19* - Début 20* | Golgi et Cajal (Chercheurs; prix Nobel en 1906) | Techniques de coloration: <br/> Imprégnation à l'argent <br/> Description de structures à l'intérieur de la cellule (appareil de Golgi) et de neurones. | | 1930 | F. Zernike (Physicien) | - Microscopie à contraste de phase. <br/> - Observation de cellules vivantes. | | 1931 | Travaux de physiciens et chimistes | - Microscopie électronique à transmission (MET). <br/> 1ère publication en 1945 de la description d'une cellule: description de l'ultrastructure de la cellule. | | 1941 | AH. Coons | - Technique d'immunofluorescence: localisation de molécules (immunolaocalisation) dans les tissus et dans les cellules grace à la réaction antigène/anticorps. <br/> - Couramment utilisée en laboratoire. | | 1988 | | - Microscope confocal. <br/> - Localisation plus précise des molécules. | | 20* siècle | | - Microscope à effet tunnel. <br/> - Haute résolution. <br/> - Microscope à faisceaux laser. | ### Ordres de grandeur des objets biologiques #### Visibles à l'oeil | Pouvoir de résolution | Objets biologiques | Dimension | |---|---|---| | ≥ 0,1 mm | - Axone d'un neurone moteur <br/> - Cellule musculaire squelettique <br/> - Ovocyte | - Plusieurs dizaines de cm <br/> - Possibilité d'atteindre jusqu'à 1 m de long. <br/> - Cellule humaine la plus longue. <br/> - Cellule multinucléée qui peut mesurer jusqu'à 15 cm de long, voire un peu plus. <br/> - Cellule mononucléée de 0,1mm (= 100 µm) de diamètre | #### Visible en microscopie optique (photons) | Pouvoir de résolution | Objets biologiques | Dimension | |---|---|---| | Quelques micromètres | - Adipocyte <br/> - Cellule "classique" humaine <br/> - Globule rouge <br/> - Noyaux des cellules <br/> - Mitochondries <br/> - Lysosomes | - Cellule qui stocke les lipides dans l'organisme: diamètre allant jusqu'à 80 µm. <br/> - Taille moyenne d'une cellule est de 10 à 30 micromètres. <br/> - Bon indicateur de la taille des structures voisines car ils ont tous le même diamètre et sont anucléés. <br/> - Utilisé par les anatomopathologistes. Diamètre constant de 7 µm. <br/> - Elément infracellulaire= à l'intérieur de la cellule. Diamètre moyen de 4-5µm. <br/> - Diamètre variable d'un type cellulaire à l'autre. <br/> - Taille moyenne de l'ordre du µm ou légèrement inférieure. Taille et nombre variables en fonction du type cellulaire et de l'activité de la cellule - taille allant jusqu'à 3 µm. <br/> - Contenu enzymatique dégradant le matériel biologique. Taille et nombre variables en fonction de l'activité lysosomale de la cellule et du type cellulaire: de 0,1 à quelques µm. Volumineux et nombreux dans les macrophages. | #### Visible en microscopie électronique à transmission | Pouvoir de résolution | Objets biologiques | Dimension | |---|---|---| | Nanomètre | Ribosome | - Particule impliquée dans la synthèse protéïque. <br/> - Diamètre d'une 10* de nm. | | Angström | - Membrane plasmique <br/> - Molécule <br/> - Atome | - Epaisseur de la membrane plasmique est constante quel que soit le type cellulaire. <br/> - Epaisseur de 5 à 10 nm (moyenne de 7,5nm). <br/> - De l'ordre du nanomètre à l'angström. <br/> - Inférieur à un angström. | ### Organisation fonctionnelle de la cellule: Deux types de cellules - Pas de noyau #### Procaryotes - Représentés essentiellement par les bactéries. - Organisme "simple". - Métabolisme autonome. - Production d'énergie. - Reproduction autonome. - Certains virus: mais ce ne sont PAS des cellules. - Un noyau #### Eucaryotes - Apparu au cours de l'évolution. - Organisme plus complexe. - Reproduction autonome. ### Cellule procaryote | Structure | Description | |---|---| | Forme | - En bâtonnet <br/> - ou sphérique | | | Membrane plasmique +/- une paroi épaisse | | | Pas de compartimentation | | | Pas d'organites | | Structures anatomiques particulières: | | | - Flagelle: Rôle dans le déplacement. <br/> - Pilis: Prolongements cytoplasmiques ou "poils" | | | Ribosomes spécifiques | | Information génétique | - Pas de noyau. <br/> - Pas d'enveloppe nucléaire. <br/> - 1 nucléoïde. <br/> - 1 chromosome = ADN circulaire. | ### Cellule eucaryote | Structure | Description | |---|---| | Membrane plasmique | - Rôle de barrière: <br/> - Limite le milieu intérieur de l'extérieur de la cellule. <br/> - Nombreuses activités physiologiques: <br/> - Echange de molécules entre le milieu intérieur et extérieur: <br/> - Par déformation de la membrane: phénomenes d'endocytose/exocytose. <br/> - Par la présence de système de transport. <br/> - Communication par des: <br/> - Signaux chimiques (recepteurs). <br/> - Jonctions celluleires ou avec la matrice extracellulaire: aussi rôle d'adhérence. | | Noyau | - Délimité par une enveloppe nucléaire: <br/> - Constituée de 2 membranes <br/> - En provenance des membranes du REG. <br/> - Matériel génétique: <br/> - Molécules d'ADN linéaires sous la forme de chromatine en interphase (cellule qui n'est pas en mitose). <br/> - Hétérochromatine: en périphérie du noyau et dense aux électrons. <br/> - Euchromatine: réparti dans le nuclèoplasme et claire aux électrons. <br/> - Présence de nucléole(s): regroupe certaines régions de chromosomes impliquées dans la transcription de certains ARN ribosomaux. | | Cytosol compartimenté | - Forme un gel plus ou moins visqueux. <br/> - Inclusions cytoplasmiques: <br/> - Reserve de sucres sous forme de grains de glycogène. <br/> - Elements du cytosquelette. <br/> - Plusieurs types d'éléments protéiques. <br/> - Centrioles à l'origine de la formations des microtubules. <br/> - Ribosomes spécifiques: <br/> - Synthèse de protéines. <br/> - Organites entourés d'1 ou 2 membranes. | Organite | Structure | Fonctions | |---|---|---| | Réticulum endoplasmique | - Réticulum endoplasmique lisse (REL): pas de ribosomes. <br/> - Réticulum endoplasmique granuleux/rugueux (REG ou RER): recouvert de ribosomes. <br/> - En continuité avec le REL. <br/> - En continuité avec l'enveloppe nucléaire. | - REL: synthèse de lipides. <br/> - REG: synthèse de protéines. | | Appareil de Golgi | - Empilement de sacs aplatis appelés dictyosomes. <br/> - Nombre variable en fonction: cellule animale ou végétale. | - Lieu de maturation des protéines. <br/> - Entourés de 2 membranes. | | Mitochondries | - Présence de crêtes vers l'intérieur. | - Rôle de synthèse d'énergie. | | Vacuole | - Volumineuses dans les cellules végétales. <br/> - Petites dans les cellules animales. | | | Lysosome | - Structure de "sacs" renfermnat des enzymes. | - Lieu de dégradation de matérial importés de l' extérieur de la cellule. <br/> - Dégradation complète. <br/> - Recyclage d'éléments cellulaires. <br/> - Phénomènes d'autophagie: digestion de constituants cellulaires vieillissants ou défectueux. |