Chapitre 1 - Organisation générale de la cellule PDF

Université Mohamed BOUDIAF-M’sila Faculté des Sciences Annexe de Médecine-M’sila Module: Cytologie 1ère Année Médecine Chapitre I. Organisation générale...

Université Mohamed BOUDIAF-M’sila Faculté des Sciences Annexe de Médecine-M’sila Module: Cytologie 1ère Année Médecine Chapitre I. Organisation générale de la cellule Présenté par: Dr. ARIECH Mounira Année universitaire: 2023/2024  Contenu du Chapitre I. Organisation générale de la cellule.  La cellule eucaryote  La cellule procaryote  Les virus  Introduction Cytologie: La cytologie est l'étude de la structure et de la fonction des cellules, Cytodiagnostic: le cytodiagnostic est l'utilisation de la cytologie comme outil de diagnostic. En cytodiagnostic humain, les échantillons sont examinés pour rechercher la présence de cellules malignes et pré-malignes.  Invention de la théorie cellulaire Figure 01. Chronologie montrant les principaux évènements du développement de la théorie cellulaire.  Théorie cellulaire Théorie: Théorie cellulaire  Postulat 1: Tous les êtres vivants sont composés d’au moins une cellule.  Postulat 2: Les cellules sont l’unité de base de la vie.  Postulat 3: Toutes les cellules proviennent de cellules préexistantes.  La cellule est l’unité fondamentale, structurale et fonctionnelle de l’organisme vivant Atomes (C, H, O et N) L'organisme se compose de différents niveaux d'organisation Molécules structurale, en allant du plus élémentaire au plus complexe : Organites Niveau chimique. Niveau moléculaire. Niveau des organites. Cellules Niveau cellulaire. Niveau tissulaire. Tissus Niveau des organes. Niveau des systèmes. Niveau de l'organisme entier. Organes Système  Dans les organismes pluricellulaires, les cellules sont organisées en tissus. Un tissus est un ensemble de cellules caractérisées par:- une structure-une fonction commune classification du monde vivant La cellule est l’unité fondamentale, structurale et fonctionnelle de l’organisme vivant Fonctions assurées par la cellule :  le métabolisme,  le mouvement,  la croissance,  la reproduction ou encore  la transmission de gènes… etc  Introduction Les organismes du monde vivant sont classifiés selon : Le type des cellules formant cet organisme Le nombre de cellules formant cet organisme les organismes eucaryotes les organismes unicellulaires qui possèdent un vrai noyau (pouvant être eucaryotes ou procaryotes) les organismes procaryotes les organismes pluricellulaires qui ne possèdent pas un vrai noyau (eucaryotes seulement).  Introduction Exemples: Tableau 1. Les organismes dans le monde vivants. Unicellulaire Pluricellulaire Amibes Animaux Eucaryotes Paramécies Végétaux Levures Champignons Procaryotes Bactéries I. Cellules Eucaryotes (Cellule animale)  Chapitre I. Organisation générale de la cellule Aperçu général sur l’ultrastructure de la cellule eucaryote: Les organismes eucaryotes peuvent être unicellulaires ou pluricellulaires. La cellule – de l’organisme – eucaryote possède un vrai noyau. Le matériel génétique est entouré d’une enveloppe nucléaire. Les cellules eucaryotes, limitées par une membrane plasmique contiennent : un noyau, un cytoplasme composé par : le hyaloplasme, le morphoplasme (organites). Le cytoplasme est le matériel biologique contenu entre la membrane plasmique (membrane cellulaire) et l’enveloppe nucléaire. Le protoplasme contient le cytoplasme et le noyau. Chaque organite possède une structure qui est directement liée à sa fonction. Chapitre I. Organisation générale de la cellule Composition Taille Formes Chapitre I. Organisation générale de la cellule Figure 1. Ultrastructure de la cellule eucaryote  Cellule eucaryote Couches externes Protoplasme Paroi cellulaire Membrane plasmique Cytoplasme Noyau (Cellule végétale et fongique) Organites Cytosquelette Membraneux Non membraneux Membrane double Membrane simple Ribosomes Centrosomes (cellule animale) Mitochondrie Chloroplaste Appareil de Golgi Lysosomes Vacuoles Réticulum endoplasmique (Cellule végétale)  1) Membrane plasmique Milieu extracellulaire Milieu intracellulaire Figure 2. Schéma de la membrane plasmique des cellules eucaryotes , composée d’une bicouche lipidique Les membranes délimitent toutes les cellules en séparant le milieu interne du milieu extracellulaire, et définissent également des compartiments intracellulaires (les organites) chez les eucaryotes, Les rôles de la membrane peuvent se résumer en trois points :  circonscrire le volume cytoplasmique contenant les organites,  contrôler (passivement) ou diriger (activement) sélectivement les échanges moléculaires et particulaires entre le cytoplasme et l'environnement cellulaire,  permettre la reconnaissance cellulaire spécifique et transmettre des informations de l'environnement cellulaire vers l'intérieur de la cellule..  2) Cytoplasme Cytoplasme Le cytoplasme est un fluide qui remplit l’espace interne de la cellule et est le site de nombreuses réactions chimiques. Figure 3. Schéma d’une cellule animale typique, avec les principaux organites et structures annotés.  3) Organites Les organites typiques des cellules eucaryotes sont:  Noyau,  Ribosomes,  Réticulum endoplasmique (rugueux et lisse),  Appareil de Golgi,  Lysosomes,  Peroxysomes  Mitochondries  Cytosquelette.  Centrosome (constitué de deux centrioles) N,B: Dans le cytosol peuvent se trouver des inclusions (réserves qui ne se trouvent pas dans toutes les cellules) , exp: -Glycogène------cellules de foie, -lipide ---------adipocytes Figure 4. Schéma d’une cellule animale typique,  3.1) Mitochondrie Description : Organites présents dans les cellules eucaryotes. La mitochondrie est constituée d'une double membrane, la membrane interne étant repliée en crêtes mitochondriales. Utilité : Les mitochondries sont les organites qui produisent l'énergie de la cellule. Les mitochondries ont donc un rôle de centrale énergétique pour la cellule. Ce sont elles qui effectuent la respiration cellulaire. Toutes les cellules des Eucaryotes contiennent ces générateurs d'énergie extrêmement efficaces. Figure 5. Schéma d’une mitochondrie montrant les détails de sa structure interne  3.2) Réticulum endoplasmique R.E.L R.E.R Enveloppe nucléaire Noyau Ribosomes Figure 6. Schéma montrant les deux types de réticulum endoplasmique, leurs formes différentes et la présence de ribosomes attachés à la surface du RER, *Réticulum endoplasmique rugueux (RER) Est une série de membrane repliées, ou sacs aplatis, qui est couverte de ribosomes et est associée à la production de protéines, * Réticulum endoplasmique lisse ( REL) Est une série de structures tubulaires aux membranes repliées qui n’est pas couverte de ribosomes et est associée à la production de lipides, Le RE joue un rôle capital dans l'élaboration des autres membranes de la cellule.  3.3) Appareil de Golgi Description : Organite des cellules eucaryotes constitué d'un empilement de saccules ("petits sacs") aplatis. Utilité : L'appareil de Golgi reçoit lipides et protéines du réticulum endoplasmique et les réexpédie, après transformation et tri, vers un certain nombre de destinations internes ou externes à la cellule. Figure 7. Schéma montrant une coupe transversale de l’appareil de Golgi, illustrant comment les vésicules arrivent et fusionnent d’un coté avant d’être relâchées pour être transportées de l’autre.  3.4) Lysosomes Description : les lysosomes sont des organites des cellules eucaryotes qui contiennent un mélange d'enzymes digestives utilisées pour dégrader les macromolécules. Utilité : Les lysosomes sont considérés comme "l'estomac" de la cellule. Figure 8. Schéma de lysosome  3.5) Peroxysomes Description : les peroxysomes sont des organites des cellules eucaryotes qui contiennent un mélange d'enzymes particulières. Utilité : Les peroxysomes sont là afin d'assurer les réactions d'oxydation en utilisant de l'oxygène moléculaire (O2). Figure 9. Schéma de peroxysome  3.6) Centrioles Description : les centrioles sont des organites des cellules eucaryotes : organites cylindriques et creux, de 0,2 micron de largeur et de 0,4 micron de longueur. Utilité : Les centrioles jouent un rôle important dans la division cellulaire. Figure 10. Schéma montrant comment les microtubules sont organisés en neuf triplets dans le centriole et connectés par des fibres, l’image sur la gauche montre une coupe longitudinale, tandis que l’image sur la droite montre une coupe transversale à travers le centriole.  3.7) Ribosomes Description : Les ribosomes sont des organites présent dans les cellules eucaryotes et procaryotes. Utilité : Les ribosomes jouent un rôle extrêmement important : ils assemblent les acides aminés pour former les protéines qui vont ensuite dans le réticulum endoplasmique. Figure11. Schéma montrant la structure des ribosomes, qui sont les sites de la synthèse des protéines dans les cellules procaryotes et eucaryotes.  3.8) Cytosquelette Description : le cytosquelette est composé de microfilaments d'actine, de filaments intermédiaires et de microtubules. Utilité : le cytosquelette est à la fois l'ossature de la cellule et l'élément moteur de ses mouvements. Figure 12. Schéma montrant comment le cytosquelette et les différents filaments de protéines qui le composent maintiennent les organites en place et leur permettent de se déplacer dans la cellule quand c’est nécessaire.  3.9) Vésicule de sécrétion Une vésicule de sécrétion est un sac, entouré d'une membrane, produit par les citernes du complexe de Golgi. Cette vésicule sert au transport de protéines synthétisées vers la membrane (cytoplasmique), où elles sont sécrétées par exocytose. Pour le trafic vésiculaire, voir aussi le stockage, la sécrétion, le transport (avant transfert) avec une vésicule de stockage, Figure 13. Schéma montrant la sécrétion membranaire une vésicule de transport et une vésicule de transfert,  Chapitre I. Organisation générale de la cellule Taille: La taille de la cellule eucaryote est variable entre 10 et 100 µm en moyenne :  8 – 12 µm Cellules sanguines.  20 – 50 µm Cellules intestinales, gastriques, hépatiques, fibroblastes.  100 – 200 µm Cellules musculaires. Forme: La forme de la cellule eucaryote varie d’un tissu à un autre : a) Arrondies Cellules adipeuses. b) Polygonales Cellules nerveuses. c) Allongées Cellules musculaires. d) Prismatiques (ou cylindrique) cellules intestinales. Adipocyte Cellule nerveuse Cellules musculaires Cellules intestinales  Tableau 1. Un tableau résumant les endroits ou certains organites se trouvent en grande quantité dans le corps. Organite Où il est abondant Mitochondries Cellules musculaires. Réticulum endoplasmique lisse Cellules du foie (hépatocytes). Appareil de Golgi Cellules des glandes salivaires lorsqu’elles sécrètent des enzymes (glandes exocrines). II. Cellules Procaryotes (Cellule bactérienne)  Aperçu général sur l’ultrastructure de la cellule bactérienne. * * * * * Éléments essentiels Éléments facultatifs  Aperçu général sur l’ultrastructure de la cellule bactérienne. Les éléments ultra-structuraux essentiels : facultatifs : 1) Cytoplasme. 1) Plasmides (petits fragments d’ADN). 2) Membrane plasmique (protectrice et 2) Pili (structure protéique). isolante). 3) Flagelle (un filament qu’a pour rôle de 3) Paroi (une bactérie sans paroi meurt). faire mouvoir les bactéries dans leur 4) Nucléoïde (chromosome à ADN environnement). bicatenaire fermé de forme circulaire, 4) Capsule. libre). 5) Spores (contribuent à la résistance de 5) Ribosomes (trouvés sous- forme libres. la bactérie). Ils sont responsablesde la synthèse 6) Vacuoles à gaz. protéique). 7) Granule de réserve.  Formes et modes d’association Formes: Formes sphériques (coque) 1) Ronde 2) Ovale Formes allongées (bacille) 1) Bacille droit: court long épais Fin bouts ronds bouts carrés 2)Bacilles particuliers: Extrémités effilés: Bacille incurvé: Vibrion, en virgule: En massue, hélicoïdale: En tire-bouchon: Filamenteux, spiralé: Formes géométriques 1)Triangle: 2) Carré: 3) Rectangle: (archées) Formes et modes d’association Coques Bacilles  Morphologie des colonies bactériennes La souche E.coli Taille en mm ˃1 Forme Circulaire Elevation Plate, légerment convexe bgv transparence Opaque surface Lisse brillante | consistance Crémeuse Pigment Blanc à jaunatre Type S  Coloration de Gram La coloration de Gram est très utilisée en bactériologie médicale, Elle permet de différencier les bactéries selon 2 critères principaux : leur forme et leur affinité pour les colorants (le violet de gentiane (Gram +) ou la fuschine (Gram -). )  Coloration de Gram Réalisation Protocole de la coloration Observation d’un frottis microscopique Les étapes de la coloration de Gram : 1) Réalisation d’un frottis bactérien 2) Application du 1 er colorant : Le violet de gentiane (ou cristal violet). Ainsi les deux bactéries Gram (+) et Gram (-) se colorent en violet. 3) Application du 2 ème colorant : Le lugol (ou eau iodée). Le but est de bien fixer la coloration violette. 4) Lavage : en appliquant l’alcool éthylique. Cette étape est très importante car les bactéries Gram (+) vont garder le colorant violet, alors que les Gram (-) vont redevenir transparente. 5) Application du 3ème colorant : la fuschine qui est de couleur rose. 6) Lavage et séchage 7) Observation microscopique (×100)  Coloration de Gram * Forme de la cellule * Type de Gram (×100) Observation à l’huile d’immersion Cocci Gram positive (+) Coccobacille Gram négative (-) Forme Type de Gram Forme Type de Gram  Explications:  Deux variétés de bactéries seront identifiées après observation en microscopique photonique ; 1) Bactéries Gram (+) en violet; 2) Bactéries Gram (-) en rose.  En microscopie électronique : on constate des différences dans la composition chimique des parois des deux bactéries. 1) La paroi des bactéries Gram (-) est plus fine (10 – 20 nm) mais plus complexe car elle est composée de 03 éléments : une membrane interne, une membrane externe formée d’une bicouche lipidique où s’insèrent les porines (protéines transmembranaires) et des lipopolysaccharides, et une muréine étroite. 2) La paroi des bactéries Gram (+) est plus épaisse (20 – 80 nm) et est composée de deux éléments seulement ; une membrane interne et une muréine large. La muréine : La bactérie Gram (+) présente une muréine large (peptidoglycane) contenant des acides teichoiques et des acides lipoteichoiques. Alors que la bactérie Gram (-) présente une muréine très étroite et ne contient pas ces acides. 3) L’espace périplasmique : il est large chez les Gram (-) et réduit chez les Gram (+) Composition chimique de la paroi bactérienne  Mode de reproduction Les bactéries se reproduisent par un système de reproduction appelé « la scissiparité » (du latin : scinder). Il s’agit d'une simple division en deux de l'individu produisant un organisme fille identique à l'organisme mère, donc deux clones génétiquement et morphologiquement identiques. III. Acaryotes (Virus)  Généralités sur les Virus 1/ les virus sont des entités biologiques parasites, dépourvues de métabolisme, ne pouvant se reproduire que dans une cellule hôte qu’ils infectent: Bactérie, Archée ou Eucaryote 2/ Le virion est la forme extracellulaire inerte, formée d’une capside, éventuellement enveloppée, qui enferme le génome, constitué d’une ou plusieurs molécules, d’ARN ou d’ADN, mono ou bicaténaire 3/ Les composants moléculaires :  le virus est formé par une nucléocapside (essentielle);  et une enveloppe (facultative) qui protège le virus et reconnait les récepteurs membranaires de la cellule hôte.  La nucléocapside est formée par un acide nucléique et une capside qui a pour rôle de protéger le génome viral. 3/ Les composants moléculaires :  le virus est formé par une nucléocapside (essentielle);  et une enveloppe (facultative) qui protège le virus et reconnait les récepteurs membranaires de la cellule hôte.  La nucléocapside est formée par un acide nucléique et une capside qui a pour rôle de protéger le génome viral.  Généralités sur les Virus 4 /Les virus sont des agents pathogènes, d’une taille inférieure à celle des bactéries (15 à 300 nm). Taille : la taille des virus est variable - V. de la fièvre aphteuse 15 – 20 nm - V. grippal 80 – 120 nm -- V. Ebola 970 nm Forme: la forme du virus peut être sphérique, polyédrique, filamentaire ou complexe.  Généralités sur les Virus 6/ Classification des virus virus sont classifiés selon 03 critères ; I. Le type de l’acide nucléique : ADN / ARN ; II. La symétrie de la capside : Cubique / Hélicoïdale / Complexe ; III. La présence ou non de l’enveloppe : Nu / Enveloppé.  Généralités sur les Virus 7/ Notion de virus oncogène Les virus oncogènes sont des virus capables de transformer une cellule saine en une cellule cancéreuse. De façon générale, ils sont responsables de 15% des cancers. Exemples de virus oncogènes : Herpès virus (ADN) cancer du pharynx et des voies nasales Papillomavirus humain (ADN) ) aussi appelé cancer du col de l’utérus HPV SV40 Virus de l’hépatite B (HBV) et virus de carcinome hépatique l’hépatite C (HCV)  Modes d’infection Le virus infecte ou entre dans une cellule spécifique selon deux méthodes ;  entrée par fusion et; (Figure A)  entrée selon l’endocytose par récepteurs. (Figure B) Figure A Figure B  Notions sur la multiplication virale  Le cycle de développement varie selon: le type du virus et de la cellule hôte,  Les virus peuvent soit injecter leur seul génome dans l’hôte « cas fréquent chez les virus des procaryotes), soit pénétrer sous forme de nucléocapside (virus d’Eucaryotes)  La réplication du génome viral est cytoplasmique (virus de procaryotes), et cytoplasmique ou nucléaire chez les virus d’eucaryotes,  Réplication et transcription utilisent des enzymes virales et / ou de l’hôte Les virus jouent un rôle très important dans l’évolution des organismes Le cycle de Multiplication virale Cycle Lytique Cycle Lysogénique La microflore de l’homme  Le commensalisme  Le commensalisme est une relation facultative, provisoire ou définitive, bénéfique pour le commensal, mais neutre (ni bénéfique, ni nuisible) pour l'hôte,  En cela il diffère du parasitisme qui est nuisible pour l'hôte, et du mutualisme qui correspond à une relation avec bénéfice mutuel.  Un être humain de 70 kg en héberge environ 1013 (autant que le nombre de ses cellules somatiques), un simple calcul permettant d’estimer que l’humanité dans sa globalité en accueille plus de 7 × 1022.  Le côlon est son organe le plus riche en microbes, avec de 1011 à 1012 cellules par cm3. Le microbiote/Microbiome humain