Embryologie - Notions Fondamentales PDF

NOTIONS D’EMBRYOLOGIE I. INTRODUCTION La naissance d'un bébé est un événement si courant qu'on a tendance à oublier que cet accomplissement est une merveille : une seule cellule, l'ovule fécondé, se transforme en un être humain hautement organisé formé de billions de cellules. Le développem...

NOTIONS D’EMBRYOLOGIE I. INTRODUCTION La naissance d'un bébé est un événement si courant qu'on a tendance à oublier que cet accomplissement est une merveille : une seule cellule, l'ovule fécondé, se transforme en un être humain hautement organisé formé de billions de cellules. Le développement d'un embryon étant très complexe, nous nous limiterons donc à considérer les phénomènes importants du développement embryonnaire et fœtal. II. LA GAMETOGENESE Le développement de l'être humain commence par l'union des gamètes, ou cellules germinales, masculine et féminine au cours d'un processus appelé la fécondation. La production des cellules germinales ou gamètes par les gonades correspond à la gamétogenèse : Le gamète mâle est le spermatozoïde produit par les testicules: spermatogenèse Le gamète femelle est l’ovocyte produit par les ovaires: ovogenèse A) L'OVOGENESE Pendant la dernière partie de la vie fœtale, l'ovogonie (première cellule germinale chez la femme) amorce la première méiose mais celle-ci ne va pas jusqu'à son terme. Elle donne naissance aux ovocytes primaires (arrêtés en prophase I et présents à la naissance) contenant 46 chromosomes. Les ovocytes I restent à ce stade d'arrêt de la méiose pendant des années jusqu'à ce que certains d'entre eux évoluent jusqu'à l'ovulation. Avant la naissance, chaque ovocyte s'entoure d'une seule couche de cellules de la granulosa pour former le follicule primaire. A la naissance, il ne reste que 2 millions environs de follicules primaires dont chacun contient un seul ovocyte I qui a la capacité de produire un ovule. De la puberté jusqu'à la ménopause quelques follicules entrent dans un cycle de développement pour devenir follicules secondaires. La taille de l'ovocyte I augmente énormément, en raison de l'accumulation dans le cytoplasme de matériaux dont aura besoin l'embryon primitif. Enfin le follicule secondaire se transforme en tertiaire, puis en follicule mûr : de DE GRAAF. Juste avant l'ovulation, l'ovocyte I va au bout de la première méiose, cette division donne : 2 cellules filles a 23 chromosomes, l'ovocyte II et le premier globule polaire. C'est l'ovocyte II qui sera l'objet de l'ovulation et éventuellement de la fécondation. C'est la pénétration d'un spermatozoïde dans l'ovocyte II qui déclenche la seconde méiose. Les ovocytes qui ne sont pas fécondés n'atteignent pas cette ultime division. Remarque : la cellule souche germinale indifférenciée dans les ovaires, du fœtus: l'ovogonie donne par mitose 6 à 7 millions d'ovogonies vers le 5eme mois de la gestation, moment de l'arrêt de la prolifération par mitose. MELLE BOUSHABA Page 1  B) LA SPERMATOGENESE La longueur totale des tubes séminifères dont les testicules sont remplis est d'environ 250m, il y'a deux types importants de cellules dans les tubes séminifères. Les cellules germinales à tous les stades de leur différenciation en spermatozoïdes et les cellules de soutien, cellules de Sertoli qui fournissent une aide cruciale a la spermatogenèse. La spermatogenèse est le processus par lequel les spermatogonies qui sont les cellules germinales primaires relativement peu différenciées et diploïdes, prolifèrent et sont transformées en spermatozoïdes, mobiles et extrêmement différenciés et spécialisés contenant chacun, 23 chromosomes. Les spermatogonies, situées à la périphérie des tubes séminifères se divisent continuellement par mitose, chaque cellule fille possède 46 chromosomes identiques à ceux de la cellule mère. La cellule fille passe par deux nouvelles divisions mitotiques donnant naissance à 4 spermatocytes du premier ordre identique. Chaque spermatocyte du premier ordre (a 46 chromosomes) donne naissance (par méiose) à 2 spermatocytes de second ordre (chacun a 23 chromosomes doubles), et finalement a 4 spermatides (a 23 chromosomes simples) au terme de la seconde division. Au terme des méioses, la structure des spermatides est encore proche de celle des spermatogonies. La production de spermatozoïdes mobiles très spécialisés nécessite de profondes modifications de spermatides, c'est la spermiogenèse. Chaque spermatozoïde a quatre parties : tête, acrosome, pièce intermédiaire, et queue. La tête est essentiellement constituée par le noyau qui contient l'information génétique. L'acrosome est une vésicule située à l'extrémité de la tête et pleine d'enzymes. La mobilité des spermatozoïdes est due à leur longue queue dont les mouvements utilisent l'énergie fournie par les mitochondries situées dans la pièce intermédiaire. III. LE DEROULEMENT DE LA FECONDATION Pour que la fécondation soit possible, le spermatozoïde doit atteindre l'ovocyte secondaire. L'ovocyte est viable de 12 à 24 heures après son expulsion de l'ovaire, et les spermatozoïdes conservent généralement leur pouvoir de fécondation de 12 à 48 heures après l'éjaculation. Toutefois, certains « super spermatozoïdes » demeurent viables durant 72 heures. Donc, pour que la fécondation soit possible, le rapport sexuel doit avoir lieu au plus tôt 72 heures avant l'ovulation et au plus tard 24 heures après, au moment où l’ovocyte a atteint le premier tiers de la trompe utérine. Rappelez-vous que les spermatozoïdes sont des cellules mobiles qui se déplacent d'elles-mêmes grâce au mouvement en coup de fouet de leur queue. S'ils sont déposés dans le vagin de la femme à peu près au moment de l'ovulation, les spermatozoïdes sont attirés par l'ovocyte grâce à des substances chimiques qui agissent comme des « têtes chercheuses » et qui leur permettent de le repérer. Il faut de une à deux heures aux spermatozoïdes pour remonter les voies génitales de la femme jusqu'à l'extrémité des trompes utérines. Si un ovocyte est présent à ce moment-là dans une trompe, la fécondation est chose possible. Lorsque les spermatozoïdes arrivent en masse autour de l'ovocyte, des centaines de leurs acrosomes SE ROMPENT, libérant des enzymes qui dégradent le « ciment » qui lie ensemble les cellules folliculeuses de la corona autour de l'ovocyte. MELLE BOUSHABA Page 2 Une fois qu'un chemin a été tracé et qu'un spermatozoïde est entré en contact avec des récepteurs de l'enveloppe externe de l'ovocyte (appelée zone pellucide), sa tête (son noyau) est attirée dans le cytoplasme de l'ovocyte. Dans ce cas, on ne peut pas dire « premier arrivé, premier servi ». En effet, le spermatozoïde qui arrive plus tard, après que des centaines d'autres ont déclenché la réaction acrosomiale pour exposer la membrane plasmique de l'ovocyte, a les meilleures chances d'être le spermatozoïde fécondant. Une fois la tête du spermatozoïde à l'intérieur de l'ovocyte, le noyau l'ovocyte secondaire termine sa deuxième division méiotique ; il forme alors l'ovule et un autre globule polaire. L'entrée du spermatozoïde, l’« heureux élu » dans l'ovule fécondé entraîne des changements (dépolarisation de la membrane de l'ovocyte, durcissement de la zone pellucide, élimination des récepteurs des spermatozoïdes) qui empêchent d'autres spermatozoïdes d’entrer. Parmi les millions de spermatozoïdes éjectés au cours de l'éjaculation, un seul peut pénétrer dans l’ovocyte. La Fécondation a lieu quand le matériel génétique d’un spermatozoïde fusionne avec celui d'un ovule pour former le noyau d'un ovule fécondé, appelé alors zygote. Le zygote est la toute première cellule du nouvel individu. IV. LE DÉVELOPPEMENT EMBRYONNAIRE ET FOETAL Pendant qu'il descend la trompe utérine (propulsé par péristaltisme et grâce au battement des cils des trompes), le zygote commence à subir des divisions mitotiques rapides et forme deux cellules, puis quatre, puis huit, et ainsi de suite. Ce stade, appelé segmentation, caractérise le début du développement embryonnaire. Comme les divisions se succèdent trop rapidement pour qu'il puisse y avoir une croissance entre chacune, les cellules filles sont de plus en plus petites, de plus, la rigidité de la zone pellucide ne permet pas l'expansion du diamètre de l'œuf fécondé. La segmentation garantit de la sorte que l'embryon (c'est ainsi que l’on nomme l'être en développement jusqu'à la neuvième semaine) sera constitué à partir d'un grand nombre de cellules. Lorsqu'il arrive dans l'utérus (environ trois jours après l'ovulation, ou au jour 17 du cycle de la femme), l'embryon en développement est au stade de morula, c'est-à-dire qu'il forme une petite boule de 16 cellules (appelées blastomères) qui ressemble à une framboise microscopique. L'endomètre de l'utérus n'étant pas encore prêt à le recevoir, il flotte librement dans la cavité utérine, temporairement nourri des sécrétions de l'utérus. Pendant cette période où il n'est attaché à rien, l’embryon continue de se développer jusqu'à ce qu'il soit composé d'environ 100 cellules, puis une fois la zone pellucide dégradée, il se creuse pour former une sphère appelée blastocyste. Au même moment, son enveloppe se met à sécréter une hormone semblable à la LH: la gonadotrophine chorionique humaine (hCG), Cette hormone incite le corps jaune de l'ovaire à continuer de produire ses hormones (si tel n’était pas le cas, la couche fonctionnelle de l’endomètre se desquamerait bientôt comme durant la menstruation.) C'est aussi cette hormone que de nombreux tests de grossesse courants permettent de détecter dans l’urine de la femme. Le blastocyste a deux régions fonctionnelles importantes : le trophoblaste, qui forme la grosse sphère remplie de liquide, et l’embryoblaste, un petit amas de cellules situé sur le côté. MELLE BOUSHABA Page 3 Avant le jour 7 après l'ovulation, le blastocyste s'attache à l’endomètre et l'érode sur une petite portion pour s'enfouir dans la muqueuse épaisse et veloutée. Pendant tout ce temps l'embryon, continue à se développer, et les trois feuillets embryonnaires primitifs s'élaborent à partir de l’embryoblaste. Les feuillets embryonnaires primitifs sont l'ectoderme embryonnaire (qui donnera naissance au système nerveux et à l'épiderme) l’endoderme embryonnaire (qui composera les muqueuses et les glandes associées) et le mésoderme embryonnaire (qui constituera tout le reste ou presque). Le quatorzième jour après l'ovulation (c'est- à dire le jour même où la femme serait normalement menstruée), l’embryon a terminé son implantation et la muqueuse de l’utérus a recouvert (en se reconstituant) l'embryon enfoui. Une fois l'embryon solidement implanté, des projections élaborées appelées villosités chorioniques se développent à partir du trophoblaste du blastocyste. Les villosités chorioniques, avec les tissus de l'utérus composent le placenta. Lorsque le placenta est formé, la structure aplatie que constitue l'embryon, maintenant entourée d'un sac rempli de liquide appelé amnios, s’y attache au moyen d'une tige de tissu parcourue de vaisseaux sanguins, le cordon ombilical. En général, dès la troisième semaine, le placenta est en mesure de remplir ses fonctions : il apporte des nutriments et de l'oxygène dans le sang de l’embryon et débarrasse celui-ci des déchets. Tous ces échanges se font à travers la barrière placentaire. À la fin du deuxième mois de grossesse, le placenta est devenu un organe endocrinien qui produit des œstrogènes, de la progestérone et les autres hormones qui contribuent à maintenir la grossesse. C'est à ce moment que le corps jaune devient inactif. La neurulation (3ème-4ème semaine) C’est l’une des caractéristiques de cette période. Il y a formation du tube neural à partir de l’ectoblaste et la mise en place du SNC et SNP. La plicature de l’embryon est aussi un événement marquant de la 4ème semaine. Apres huit semaines de développement embryonnaire, toutes les structures de base sont établies. Tous les systèmes de l'organisme sont élaborés, du moins sous forme rudimentaire, et l'embryon ressemble déjà à un être humain. À partir de la neuvième semaine de développement, l'embryon devient un fœtus. Le développement fœtal se caractérise principalement par la croissance et la spécialisation des organes, ainsi que par la modification des proportions corporelles. Au début de la période fœtale, le fœtus mesure approximativement 3 cm du vertex (sommet du crâne) au coccyx (longueur VC) et pèse environ 1 g ; à la fin de cette période, il mesure en moyenne 36 cm et pèse de 2,7 à 4 kg ou plus. (La longueur totale du fœtus à la naissance est d'environ 55 cm.) Une croissance aussi phénoménale s'accompagne évidemment de changements notables dans les caractéristiques physiques. Théoriquement, 266 jours après la fécondation ou 280 jours après la dernière menstruation), le fœtus est « à terme », c'est-à-dire prêt à naître. MELLE BOUSHABA Page 4  HEREDITE MENDELIENNE L'hérédité mendélienne ou mono génique est basée sur la transmission d'un seul gène sous un mode dominant, récessif ou lié au chromosome sexuel X (ou Y) selon les lois de Mendel. Les découvertes sur la structure de l'ADN, le code génétique, le génome et l'observation de caractères et maladies génétiques ne répondant pas aux lois de la génétique formelle (hérédité mendélienne) ont orienté les chercheurs vers la définition d'autres modes de transmission dont ceux reliés à l'hérédité multifactorielle et mitochondriale. Le terme "maladie mendélienne", désigne une maladie dont le mode de transmission, suit les lois de Mendel. I. DEFINITIONS Le noyau des cellules somatiques humaines comporte 46 chromosomes (23 chromosomes d’origine paternelle et 23 d’origine maternelle). Les autosomes sont les 22 paires de chromosomes identiques dans les deux sexes. Les chromosomes X et Y sont appelés gonosomes ou chromosomes sexuels. Le gène est l'unité d'information génétique. Le site physique où se situe un gène sur le chromosome est dénommé locus. Les allèles sont les différentes formes que peut prendre un même gène, à un locus donné. Des variations de séquences peuvent se produire ou exister sur des gènes. Certaines de ces variations entraînent un dysfonctionnement du gène : ce sont des mutations. D’autres variations n’ont pas de conséquence sur le fonctionnement du gène : ce sont des polymorphismes. Un allèle porteur d’une mutation qui entraîne une maladie, porte le nom d'allèle morbide, délétère ou pathologique Un individu possédant deux allèles identiques à un locus donné est dit homozygote. Un individu possédant deux allèles différents à un locus est dit hétérozygote. Le génotype décrit, la constitution génétique de la cellule ou de l'individu. Il correspond à une combinaison des allèles. Le phénotype désigne le ou les caractères que l’on observe, donc l’expression des allèles. Il peut s'agir aussi bien d'un caractère non pathologique, que d'une maladie. Une maladie congénitale est présente à la naissance; elle peut être génétique ou non (ex : le virus de la rubéole peut être à l’origine d’anomalies congénitales). A l'inverse, beaucoup de maladies génétiques ne sont pas congénitales et ne s'expriment qu'au cours de la vie. L'allèle A est dit dominant sur l'allèle B si les phénotypes associés au génotype homozygote AA et hétérozygote AB sont identiques; l'allèle B est dit alors récessif. Si le sujet AB exprime à la fois ce qui est observé pour le génotype AA et pour celui BB, les 2 allèles sont dits Co-dominants (c'est le cas des groupes sanguins A et B). II. LOIS DE MENDEL 1. LOI D'ASSOCIATION Lorsque deux individus sont homozygotes pour un caractère donné, leurs descendants de première génération sont tous semblables : ils sont hétérozygotes pour le caractère envisagé. Il y a donc association des caractères parentaux mâle et femelle chez les descendants. 2. LOI DE DISJONCTION Les descendants de première génération de deux sujets hétérozygotes pour un caractère donné, présentent le phénomène de la disjonction c'est- à-dire le retour à un génotype homozygote dans la proportion de 25% pour chaque allèle, les 50% restants sont des hétérozygotes semblables à leurs parents. Mme BOUSHABA Page 1  3. LOI DE L’INDEPENDANCE DES CARACTERES Si l'on croise deux individus de races pures qui diffèrent par plusieurs caractères (gènes), on constate que ces caractères sont, dans les générations suivantes, hérités de façon indépendante les uns des autres, et se retrouvent associés en F2 comme s'ils avaient été distribués au hasard. Les différents couples de caractères (gènes) sont donc indépendants les uns des autres (gènes non liés). La disjonction se fait d'une manière indépendante pour les différents (gènes) couples de caractères. III. HEREDITE AUTOSOMIQUE DOMINANTE 1. Définition Dans le cas d'une maladie autosomique dominante (AD) gouvernée par un locus à deux allèles (A, a), les individus homozygotes AA et hétérozygotes Aa sont porteurs de la maladie. Les individus homozygotes a sont sains. Parmi les maladies dominantes autosomiques les plus connus on cite: l'hypercholestérolémie familiale, l'achondroplasie (nanisme dû à une anomalie du cartilage osseux), la brachydactylie (doigts plus courts de la normale), Certaines formes de microphtalmie (réduction du globe oculaire) ou d'anophtalmie (absence du globe oculaire), la chorée de Huntington (dégénérescence du système nerveux). 2. Caractéristiques généalogiques des maladies AD Les deux sexes sont atteints avec la même fréquence. La transmission de la maladie peut se faire par les deux sexes. Tout sujet porteur d'un allèle morbide AD a un risque de 50% (1/2) de le transmettre à ses enfants quel que soit leur sexe. Les sujets atteints se retrouvent sur plusieurs générations et leur répartition apparaît verticale sur l'arbre généalogique. 3. Particularités de l'hérédité AD a. Pénétrance incomplète : Dans certaines maladies, les individus porteurs de la mutation peuvent ne présenter aucun signe de l'affection ; on parle alors de pénétrance incomplète du gène morbide. Dans ce cas, un sujet apparemment sain peut être porteur du gène muté et transmettre la maladie à sa descendance. b. Expressivité variable : Un allèle morbide peut s’exprimer par des signes cliniques différents d'un individu à l'autre. c. Néo mutations ou mutations de novo : Il arrive qu'un sujet malade naisse de deux parents non porteurs de la mutation. Ce phénomène est expliqué par l'apparition de l'allèle muté dans l'un des gamètes parentaux, il s'agit d'une mutation de novo ou néo mutation. IV. HEREDITE AUTOSOMIQUE RECESSIVE Dans le cas d'une maladie récessive autosomique gouvernée par un locus à deux allèles (A, a), les individus homozygotes AA et hétérozygotes Aa sont sains alors que les homozygotes aa sont malades. Les individus hétérozygotes sont donc porteurs sains. Parmi les maladies récessives autosomiques, on cite: l'anémie falciforme ou drépanocytose ( une maladie hémolytique chronique), la leucinose (maladie métabolique due à l'accumulation de la valine leucine et isoleucine, Dès la naissance apparaissent des troubles neurologiques et un retard mental), l'albinisme (défaut du métabolisme de la mélanine), certaines formes de surdité ou de dégénérescence de la rétine, la phénylcétonurie (encéphalopathie d'origine biochimique qui se caractérise par un retard mental sévère) et la mucoviscidose (se manifeste par des sécrétions très visqueuses qui progressivement bouchent les canaux de différents organes). Mme BOUSHABA Page 2  1. Caractéristiques généalogiques des maladies AR Les deux sexes sont atteints avec une fréquence égale. Les deux parents sont en général sains, mais sont obligatoirement hétérozygotes. Un couple d'hétérozygotes a un risque de 25% (1/4) d'avoir un enfant atteint à chaque nouvelle conception (risque de récurrence) Un couple à risque est formé par deux conjoints porteurs sains hétérozygotes (A/a). Il a, à chaque grossesse : 2. Particularités de l'hérédité AR Consanguinité : La proportion d’unions consanguines est plus élevée dans l’ascendance des sujets atteints de maladies AR. On parle d’union consanguine quand les deux membres d’un couple ont au moins un ancêtre commun. Dans cette situation, l’homme et la femme ont un risque plus grand d'avoir reçu de leur ancêtre commun un allèle identique à un locus donné et d'avoir des enfants homozygotes pour cet allèle V. HEREDITE LIEE AU CHROMOSOME X Les maladies dont le gène est localisé sur le chromosome X se transmettent le plus souvent sur le mode récessif lié à l'X ; certaines sont transmises sur le mode dominant lié à l'X. 1. Hérédité récessive liée à l'X (RLX) Dans ce cas chez les femmes, seules les homozygotes récessifs expriment la maladie, Les femmes hétérozygotes ne sont pas atteintes mais peuvent transmettre la maladie, elles sont dites conductrices de la maladie, en revanche tous les individus masculins expriment la maladie ne possédant qu'une seule copie du gène (sujets hémi zygotes). Parmi ces maladies nous citons: la myopathie de Duchenne (la plus fréquente et la plus sévère des myopathies qui se manifeste par une diminution de la force musculaire), le daltonisme (trouble de la vision des couleurs) et l'hémophilie (déficit en facteurs de coagulation du sang ce qui entrave le processus de la coagulation). a- Caractéristiques généalogiques des maladies RLX Seuls les garçons sont atteints. Dans les formes familiales, les sujets mâles atteints se retrouvent uniquement dans la lignée maternelle. Il n'y a aucun sujet atteint dans la lignée paternelle et l'on n’observe jamais de transmission père-fils. 2. Hérédité dominante liée à l'X (DLX) a- Définition Dans ce cas les sujets féminins ( homozygotes ou hétérozygotes) et les sujets masculins sont porteurs du gène de la maladie et présentent les caractéristiques ( phénotype) de la maladie, on cite parmi ces maladies: le rachitisme résistant à la vitamine D ( n'est pas corrigé par les doses usuelles de la vitamine D, progressivement les déformations s'accentuent et un retard mental apparaît.) et le syndrome de l'X fragile ( se manifeste par un retard mental et moins sévère chez les sujets féminins.) Mme BOUSHABA Page 3  b- Caractéristiques généalogiques des maladies DLX Les deux sexes peuvent être touchés par la maladie. En général, les filles hétérozygotes sont moins sévèrement malades que les garçons. Les femmes atteintes peuvent transmettre leur maladie aux enfants des deux sexes avec un risque de 1/2. Dans la descendance d’un homme atteint, toutes les filles reçoivent le gène muté, en revanche, il n’y a jamais de garçon atteint (pas de transmission père-fils). VI. MALADIES LIEES AU CHROMOSOME Y Un caractère lié au chromosome Y présente une hérédité holandrique c'est-à-dire se transmettant de père en fils. Le chromosome Y porte les gènes de la différenciation sexuelle. Toute mutation au niveau de ces gènes entraîne une stérilité des individus la portant. VII. HÉRÉDITE MITOCHONDRIALE Les cellules possèdent, outre le génome nucléaire, un deuxième système génétique constitué par les génomes mitochondriaux. Les mitochondries sont des petits compartiments cellulaires où la consommation d'oxygène permet à la cellule de trouver sa source d'énergie. Chaque cellule renferme, dans son cytoplasme, plusieurs dizaines ou centaines de mitochondries qui se divisent indépendamment du noyau et sont réparties au hasard lors des divisions cellulaires. Lors de la fécondation, le spermatozoïde apporte un noyau d'origine paternelle qui va fusionner avec le noyau de l'ovule, d'origine maternelle, mais le cytoplasme de l'œuf ainsi réalisé est exclusivement d'origine maternelle. Par conséquent les maladies mitochondriales sont des maladies à transmission maternelle exclusive (mode de transmission non mendélien). Maladies mitochondriales Les gènes localisés dans la mitochondrie sont peu nombreux, mais les mutations de ces gènes sont fréquentes. Lors de la fécondation, seul le noyau du spermatozoïde rentre dans l'ovule. Le contenu du cytoplasme de la cellule-œuf est donc le contenu cytoplasmique de l'ovule. C'est pourquoi toutes les mitochondries d'un individu lui viennent de sa mère. La transmission des maladies dues à un gène mitochondrial obéit donc à un schéma particulier. Caractéristiques Les maladies d'origine mitochondriale touchent les hommes et les femmes de façon comparable. Une personne malade a sa mère malade. Les femmes malades transmettent la maladie à tous leurs enfants quel que soit leur sexe. Les hommes malades ne transmettent la maladie à aucun de leurs enfants. La maladie peut présenter des formes modérées ou graves. Les sujets atteints d'une forme grave n'ont que des enfants atteints d'une forme grave. Les sujets atteints d'une forme modérée peuvent avoir des enfants non atteints, atteints d'une forme modérée ou atteints d'une forme grave. Exemple : Atrophie optique de Leber une maladie qui touche le nerf optique. Mme BOUSHABA Page 4  MATERIEL GENETIQUE Les acides nucléiques sont des molécules, qui comme leur nom l'indique, ont tout d'abord été isolées à partir du noyau. En fait, il existe des acides nucléiques non seulement dans le noyau, mais aussi dans le cytoplasme des cellules. Ce sont des molécules très importantes dans la vie de la cellule, puisqu'elles contiennent l'information génétique et par conséquent qu'elles déterminent toutes les caractéristiques de l'organisme. Elles sont donc indispensables à l'existence même de la Vie. Le transfert des caractères héréditaires de tout organisme à la génération suivante repose sur les acides nucléiques qui sont de 2 types : Les acides désoxyribonucléiques (ADN), qui sont des polymères de désoxyribo nucléotides. L'ose sera le désoxyribose et les 4 bases seront : A, G, T et C. Les acides ribonucléiques (ARN), qui sont des polymères de ribonucléotides. L'ose sera donc le ribose et les 4 bases principales seront : A, G, U et C. I. STRUCTURE DE L’ADN 1. L'ADN est un enchaînement de nucléotides L'ADN (acide désoxyribonucléique) appartient à la famille chimique des acides nucléiques (comme l'ARN). Il est formé de l'assemblage linéaire de nucléotides. Chaque nucléotide est formé d'une base azotée (adénine, thymine, guanine, cytosine), d'un sucre (le désoxyribose de forme cyclique à cinq carbones) et d'un groupement phosphate. Les bases cytosine et thymine sont des bases pyrimidiques (ou pyrimidines), et les bases adénine et guanine sont des bases puriques (ou purines). Signalons que pour l'ARN (acide ribonucléique), l'uracile remplace la thymine et le ribose le 2-désoxyribose. Conventionnellement, on utilise la première lettre de chacune des bases A, T, G, C pour désigner les nucléotides composant l'ADN. L'établissement d'une séquence d'ADN sera la lecture base après base de façon séquentielle, d'un morceau d'ADN. La longueur d'une séquence d'ADN sera exprimée en nombres de bases. L'enchaînement linéaire des éléments de construction que sont les nucléotides constitue la structure primaire de l'ADN. La formation du nucléotide peut se décomposer en deux temps. Un nucléoside se forme par la combinaison entre une base et un sucre par élimination d'une molécule d'eau. Un nucléotide résulte de la combinaison d'un nucléoside et d'un acide phosphorique 2. L'ADN possède une structure en double hélice In vivo l'ADN se présente sous la forme d'un double brin dont chaque brin présente une orientation opposée. Les brins sont maintenus par des liaisons hydrogènes qui s'établissent entre les bases azotées. Les deux brins d'une molécule d'ADN sont dits complémentaires. Les bases ne se complémentent pas au hasard. Une cytosine fait toujours face à une guanine, et ces bases sont liées par trois liaisons hydrogènes. Une Adénine fait toujours face à une Thymine, et ces bases sont liées par deux liaisons hydrogènes. Les deux chaînes d'ADN sont orientées dans des sens opposés (chaînes antiparallèles). On oriente toujours les brins d'ADN selon la direction 5'- 3' car cette orientation respecte celle des sucres. Le squelette sucre - phosphate est situé à l'extérieur. Les bases sont situées à l'intérieur de la double hélice. L'ADN porte des charges négatives sur les groupements phosphates. In vivo, elles sont neutralisées par la fixation d'ions métalliques, comme le Sodium. De plus, l'ADN est associé à une grande quantité de protéines (histones) chargées positivement ce qui le neutralise également. Ces protéines sont responsables de la conformation de l'ADN. L'ADN est défini comme l'ensemble de l'information génétique nécessaire à l'édification, au fonctionnement et à la reproduction de chaque organisme. Chez certains procaryotes et chez presque tous les organismes eucaryotes on a trouvé des gènes dont la séquence codante est morcelée en plusieurs exons entre lesquels s'intercalent des introns. Un tel gène est appelé gène mosaïque, gène discontinu, gène interrompu. Mme BOUSHABA Page 1 La structure discontinue de ces gènes implique que les ARN transcrits à partir de l'ADN soient épissés c'est-à-dire qu'après élimination des introns, les exons soient reliés bout à bout. Cette opération est effectuée dans le noyau, sur un ARN précurseur, grâce à un complexe multimoléculaire reconnaissant les frontières exons - introns. On estime que 20% environ des maladies génétiques correspondent à un défaut d'épissage, c'est-à-dire au mauvais fonctionnement du coupé- collé 3. Génomes et taille Le génome désigne l'ensemble des gènes d'un organisme. Chez les eucaryotes le génome du noyau est nommé génome nucléaire (ou ADN nucléaire) comme nous le savons déjà, l'enveloppe nucléaire fait frontière entre noyau et cytoplasme. Chez tous les eucaryotes, originellement, un autre type de génome est présent dans le cytoplasme. Il s'agit de l'ADN d'un organite indispensable à la respiration cellulaire, la mitochondrie. On parle alors de génome mitochondrial (ou ADN mitochondrial). La taille du génome est définie comme la quantité d'ADN présente dans les gamètes d'une espèce donnée. Comme la quantité d'ADN est constante pour une espèce donnée, on là nomme valeur C. Cette quantité peut être exprimée : en unité de poids (pico grammes), en nombre de bases ou de paires de bases, ou en unité de longueur (micromètre, millimètre, mètre). La taille du génome n'est pas liée à la complexité de l'organisme, le plus grand génome connu chez les vertébrés est celui d'un poisson (142 pico grammes) soit environ 40 fois la taille du génome humain. Ainsi, la taille du génome humain est approximativement de 3 milliards de paires de nucléotides. II. L'ADN PORTE L'INFORMATION GENETIQUE 1. L'ADN constitue le patrimoine génétique d'un organisme L'enchaînement des bases de l'ADN constitue le message génétique, qui peut être comparé à un texte écrit dans un alphabet à quatre lettres. C'est encore ce qu'on appelle le patrimoine génétique d'un organisme qui se transmet de génération en génération à l'œuf fécondé, chez les espèces à reproduction sexuée ou à une cellule fille chez les espèces à reproduction asexuée. Dans les cellules, le message porté par l'ADN spécifie l'édification, le fonctionnement et la reproduction de chaque organisme en dirigeant la synthèse de molécules chimiquement différentes, les protéines. Celles - ci permettent notamment les réactions chimiques du métabolisme. Chez les eucaryotes, ces protéines permettent également les constructions nécessaires à la compartimentalisation c'est-à-dire à la formation d'organites ou de cellules. Chaque protéine résulte de l'expression d'une séquence d'ADN qualifiée de gène. 2. Définition d’un gène Un gène est une unité d'hérédité contrôlant un caractère particulier. Cet élément génétique correspondant à un segment d’ADN (ou d’ARN pour un virus) situé à un endroit bien précis (locus : Emplacement précis d'un gène sur un chromosome) sur un chromosome. Chaque région de l'ADN qui produit une molécule d'ARN fonctionnelle est un gène. Le noyau de la cellule est « la bibliothèque » qui renferme tout le patrimoine héréditaire de l'individu. Le chromosome est « un livre » de cette bibliothèque et le gène « une page » de ce livre. 3. L'ADN, un matériel génétique quasi universel Le matériel génétique de tous les organismes connus est l'ADN à l'exception de certains virus qui utilisent un autre acide nucléique l'ARN (acide ribonucléique). Cet acide joue le même rôle que l'ADN. III. CONSERVATION ET RECOMBINAISON DE L'ADN 1. LA REPLICATION Ce processus permet à l'ADN de se reproduire. L'ADN est copié par une enzyme spécifique, l'ADN polymérase. Avant chaque division cellulaire (mitose, méiose), la réplication permet à l'ADN d'être en double exemplaire. Chaque cellule fille reçoit une copie de l'ADN. Mme BOUSHABA Page 2 Deux terminologies peuvent être employées pour décrire ce processus : on peut dire réplication ou duplication car deux molécules d'ADN sont obtenues à partir d'une seule. a) La réplication de l'ADN est semi - conservative L'ADN servant de matrice à la réplication est dit ADN parental, l'ADN copié par l'ADN polymérase en brin complémentaire est dit ADN néoformé. Durant la réplication, chaque brin de la double hélice parentale est copié en un brin complémentaire. A l'issue de la réplication, deux molécules d'ADN sont obtenues, chacune formée d'un brin parental et d'un brin néoformé. De ce fait, on dit que la réplication de l'ADN est semi – conservative. b) La synthèse de l'ADN a lieu au niveau d'une fourche de réplication La réplication fait intervenir des enzymes et des protéines différentes chez les procaryotes et chez les eucaryotes. Chez les eucaryotes dans les nucléosomes, les protéines liées à l'ADN doivent être dissociées de celui-ci pour que la réplication ait lieu. La synthèse de l'ADN a lieu au niveau d'une fourche de réplication. Elle débute à partir d'une origine de réplication et s'achève en un lieu de terminaison. La réplication comporte trois étapes : L'initiation de la réplication : à lieu au point nommé origine de réplication. Cette initiation implique la reconnaissance de l'origine par un complexe de protéines contenant différentes enzymes. Ce complexe provoque l'ouverture progressive et un déroulement local de l'ADN. L’hélicase intervient dans la séparation des deux brins de la double hélice. La terminaison de la réplication : nécessitent également des mécanismes enzymatiques L'élongation ou synthèse de l'ADN : implique un autre complexe de protéines nommé réplisome. IV. LES ARNS Les ARN sont des polymères de Nucléotides liés par des liaisons phosophodiester 5'-3'. Les bases azotées sont A-U, C-G. Le sucre est le Ribose. L'ARN est une molécule monocaténaire, c'est-à dire simple brin. II existe trois grandes catégories d'ARN synthétisé à partir d'une séquence d'ADN : Les ARN de transfert ou ARN t sont des petits ARN de 74 à 95 nucléotides ayant une structure en forme de trèfle, ils sont impliqués dans la traduction. Chaque ARN de transfert joue le rôle d'un adaptateur unique du fait de sa double spécificité en se liant à un seul acide aminé et en s'appariant par l'intermédiaire d'un anticodon au codon de l'ARN messager représentant son acide aminé. Les ARN ribosomaux ou ARN r sont localisés dans les ribosomes, ils forment une véritable trame sur laquelle se positionnent les protéines ribosomales responsables de l'activité fonctionnelle des ribosomes. Les ARN messagers ou ARN m, son vient du fait que chez les eucaryotes, l'ADN est séparé physiquement par l'enveloppe nucléaire du lieu de synthèse protéique et qu'un intermédiaire, un messager, est nécessaire pour transporter l'information génétique du noyau vers le cytoplasme. Contrairement aux ARN t et ARN r, les ARN m sont très instables et ont une durée de vie courte. Les ARN m ont un rôle de matrice dans la synthèse des protéines des procaryotes et des eucaryotes. V. DE L’ADN AUX CHROMOSOMES 1. LES CHROMOSOMES En dehors du moment de la division, c'est- à- dire pendant toute la période de vie de la cellule, période qu'on nomme interphase, les molécules d'ADN, et donc les gènes, se trouvent dans le noyau cellulaire sous forme d'amas d'une substance granuleuse, la chromatine, ainsi nommée parce qu'elle se colore facilement. Au moment de la division cellulaire, la chromatine s'individualise en filaments de formes variables, qu'on appelle chromosomes. Mme BOUSHABA Page 3 Différents niveaux de condensation de (1) Brin bi caténaire d'ADN. (2) Brin de chromatine l'ADN (ADN avec histones). (3) Chromatine au cours de l’interphase avec centromère. (4) Chromatine condensée au cours de la prophase. (Deux copies de la molécule d'ADN sont présentes) (5) au cours de la métaphase. Ces chromosomes ont deux caractéristiques fondamentales : Ils vont par paires de forme et de taille semblable. Le nombre de paires de chromosomes est immuable pour une espèce donnée et caractérise cette espèce. L'homme à 23 paires de chromosomes dans le noyau de ses cellules lors de leur division et ce chiffre est caractéristique de l'espèce humaine. La drosophile ou mouche des vendanges, sur laquelle de nombreux travaux génétiques ont été menés au début de ce siècle, possède 4 paires de chromosomes et ce chiffre est caractéristique de cette espèce animale. Les grands singes sont très près de l'homme puisqu'ils possèdent 24 paires. Les chromosomes se présentent sous l'aspect de filament en hélice formé de deux bras appelés chromatides reliées au niveau du centromère ou constriction primaire. Tous les chromosomes possèdent un centromère et des télomères, certains ayant en plus une constriction secondaire (organisateur nucléolaire). 2. CARYOTYPE On distingue les uns des autres, et on regroupe les chromosomes par paires, en fonction de leur taille générale (il en est des grands et des petits) et de la taille respective des deux chromatides. Ceci permet de dresser une véritable carte chromosomique de l'être vivant, le caryotype 3. TYPES DE CHROMOSOMES A la métaphase, chaque chromosome est constitué de deux chromatides, réunies au niveau d’un centromère où se trouve le kinétochores. La position du centromère permet de distinguer plusieurs types de chromosomes : Métacentrique (bras égaux) Sub métacentrique (bras inégaux) Acrocentrique (un bras très court) Les Kinétochores Différenciation protéique du centromère qui se met en place en mitose. Pôle d'attachement des chromosomes sur les microtubules du fuseau de division. 4. STRUCTURE DES CHROMOSOMES La structure intime du chromosome est imparfaitement connue. Il semble cependant que les longues hélices d'ADN soient enroulées sur elles-mêmes en ressort à boudin à spires très serrées. Ceci permet évidemment, compte tenu de l'enroulement hélicoïdal primaire de l'échelle d'ADN, de faire tenir une très grande longueur de filament en un volume microscopique. En effet le chromosome est organisé à partir d'une fibre formée par une molécule unique d'ADN associée à des protéines Histones : fibre nucléohistonique. Elle est structurée en unités répétée (les nucléosomes) d'où le nom de fibre nucléosomique. Elle représente la structure primaire du chromosome. Remarque : On estime qu’un chromosome représenterait un ruban d'ADN d'environ 2 à 3 cm de long s'il était déroulé. La réplication du ruban d'ADN qui précède la division cellulaire entraîne la duplication de chaque chromosome en deux chromosomes fils, appelés chromatide. Mme BOUSHABA Page 4  INFSPM de Constantine ère 1 Année sages-femmes et ISP Mme BOUSHABA LE CONSEIL GENETIQUE 1. Le conseil génétique Il est recommandé aux personnes ayant des antécédents familiaux ou étant elles-mêmes atteintes de certaines maladies génétiques. Cette consultation génétique permet de déterminer si ces familles sont susceptibles ou non de transmettre la maladie à leur descendance. En génétique humaine, le généticien analysera la transmission des caractères au sein de familles ou de populations. Son but est de construire un modèle permettant d'expliquer le lien entre les caractères des descendants et ceux des parents en prenant compte les modalités de transmission et d'expression de ces caractères. Pour ce faire, des arbres généalogiques (ou pedigrees) sont retracés. Le modèle de transmission d'une maladie sera déduit de la répartition des sujets sains et des sujets malades au sein d'une même famille. En génétique humaine, l'allèle muté porte le nom d'allèle morbide, délétère ou pathologique. Pour tracer ces arbres des symboles conventionnels sont utilisés, les cercles symbolisent les individus féminins, les carrés les individus masculins, les symboles noirs désignent les individus porteurs de la maladie. Les enfants issus d'une union sont représentés de gauche à droite dans l'ordre de leur naissance. Le conseil génétique consiste à évaluer la probabilité pour qu'un enfant à naître soit atteint d'une maladie héréditaire. On parle également de pronostic. L'analyse des arbres généalogiques constitue l'outil de base pour le conseil génétique. Pour ce faire, chez le couple consultant, un dépistage conduisant au diagnostic de la maladie doit être réalisé. Le dépistage est l'identification de la maladie à l'aide de tests cliniques ou biologiques. Le diagnostic pose l'identification de cette maladie. Le dépistage et le diagnostic peuvent aussi être réalisés sur le fœtus, notamment lorsque les parents sont à haut risque et que des enfants atteints sont déjà nés de cette union. On parle alors de dépistage ou de diagnostic prénatal ou anténatal. 2. Critères de reconnaissance de maladies dominantes autosomiques Tout sujet atteint a un parent atteint. Mme BOUSHABA Page 1  Dans une fratrie touchée par la maladie, il y a en moyenne un sujet atteint pour un sujet sain. Dans une fratrie les deux sexes sont touchés dans une proportion égale. La probabilité pour qu'un sujet atteint transmette la maladie à un enfant est de 1/2. 3. Critères de reconnaissance de maladies récessives autosomiques Lorsqu’il y a présence de la maladie au sein d'une fratrie, sa probabilité est de 1/4 Dans une fratrie, les deux sexes sont touchés dans une proportion égale. 4. Critères de reconnaissance de maladies liées au sexe 4.1.Maladies dominantes liées à l'X Si toutes les filles d'une fratrie sont atteintes et pas les garçons, alors le père est atteint la mère est saine. Lorsque dans une fratrie, il y a enfant atteint sur deux et que les filles et les garçons sont atteints en proportions égales, la mère est atteinte et le père est sain. 4.2.Maladies récessives liées à l'X Il y a beaucoup plus d'hommes que de femmes atteintes. Une femme atteinte s'unissant à un homme sain aura la moitié des garçons malades et la moitié des filles conductrices de la maladie. Si la descendance d'un père atteint est phénotypiquement normale, la mère est saine Si dans la descendance la moitié des garçons et des filles sont atteints et que le père est lui-même atteint, alors leur mère est conductrice. 5. Les objectifs du conseil génétique De diagnostiquer des maladies congénitales et héréditaires sur des patients malades atteints (par exemple, en définissant la mutation en cause). D’évaluer les risques de contracter la maladie chez des individus ou des familles non encore atteints (par exemple, maladies à déclenchement tardif et gènes de susceptibilité, porteurs sains). De prendre des mesures pour tenter d'atténuer l'expression clinique de cette maladie, de diminuer le risque de la contracter et de tenter de la prévenir (par exemple, par le contrôle, par un diagnostic clinique précoce, par une thérapie génique somatique) ; D’évaluer les risques de naissance d'enfants porteurs d'une maladie génétique et de prendre des décisions sur le destin du fœtus (mesures à prendre à la naissance, interruption volontaire de grossesse). Mme BOUSHABA Page 2  INFSPM de Constantine 1ère année sages-femmes et ISP ENSEIGNANTE : Mme BOUSHABA LE CYCLE CELLULAIRE I. L’INTERPHASE Au cours du développement, chaque être se développe d’un zygote unicellulaire pour devenir un organisme extraordinairement complexe contenant environ 100 trillions (10 à la puissance 14) de cellules individuelles. Dans la mesure où seulement un faible nombre de cellules perdurent pendant toute la vie d’un individu, de nouvelles cellules doivent être élabores pour remplacer celles qui meurent. Les mécanismes de division cellulaires responsables de la création de nouvelles cellules diploïdes à partir de cellules qui existent, portent le nom de mitose (division nucléaire) et de cytocinèse (division du cytoplasme). Avant la division, une cellule doit dupliquer, son contenu, notamment en ADN ; ces phénomènes se produisent au moment de l’interphase. L’alternance de la mitose et de l’interphase est qualifiée de cycle cellulaire. Une cellule passe la majeure partie de sa vie en interphase, cette période du cycle est divisée en trois phases : G1, S, G2. Au cours de la phase G1 se déroule la synthèse de l’ARN et des protéines, la réplication de la l’ADN se produit pendant la phase S, au cours de la phase G2 un certain nombre de processus de réparation de l’ADN ont lieu et la cellule se prépare pour la mitose. Lorsque la phase G2 est achevée la cellule contient deux copies identiques des 46 de chacun des chromosomes. Ces chromosomes identiques sont désignés par le terme de chromatides sœurs. 1. La duplication du centrosome La division cellulaire nécessite la duplication du centrosome. Le centrosome, ou centre cellulaire, est le centre organisateur de microtubules de la cellule. Il est constitué d’une matrice protéique associée à une paire de centrioles (un centriole est une structure cylindrique constituée de 9 triplets de microtubules). A la fin de la phase G1 les 2 centrioles se séparent de quelques microns mais restent reliés entre eux. Au cours de la phase S, un centriole fils apparaît à la base de chaque centriole, et s’allonge à angle droit. Deux centrosomes se forment : l’un contient le centriole le plus ancien, l’autre est encore immature. L’élongation des centrioles fils et la maturation du deuxième centrosome continuent pendant la phase G2. Les deux centrosomes restent appariés jusqu’au bout de la phase M. Les centrosomes s’éloignent ensuite pour donner deux faisceaux de microtubules irradiant en étoile autour de chaque centrosome, appelés alors asters. Ces deux asters vont former les pôles du fuseau. II. LA MITOSE Bien que la mitose ne dure généralement qu’une heure ou deux, cette partie du cycle cellulaire de nombreux mécanismes essentiels et complexes, la mitose se divise en plusieurs phases : Mme BOUSHABA Page 1  1. La prophase Au cours de cette première étape de la mitose, les chromosomes deviennent visibles au microscope optique dont la mesure où ils se condensent et se compactent (les chromosomes ne sont pas clairement visibles au cours de l’interphase). Les deux chromatides sœurs de chaque chromosome se lient l’une à l’autre fixées en un point portant le nom de centromère. La membrane nucléaire entourant le noyau disparaît au cours de cette phase. Les fibres du fuseau commencent à se former irradiant a partir des deux centrioles situés aux pôles opposés de la cellule. Les fibres du fuseau se fixent au centromère (kinétochores) de chaque chromosome, et peuvent éventuellement tirer les deux chromatides sœurs dans les directions opposées. 2. La métaphase Les chromosomes atteignent leur état le plus fortement condensé, ils sont donc plus faciles à observer au microscope au cours de cette phase, pour cette raison le diagnostic clinique des anomalies chromosomiques est généralement effectué sur des chromosomes en métaphase. Au cours de la métaphase les fibres commencent à se contracter et tirer les centromères des chromosomes qui sont disposés au milieu du fuseau, la plaque équatoriale. 3. L’anaphase Le centromère de chaque chromosome se scinde, permettant aux chromatides sœurs de se séparer. Les chromatides sont ensuite tirés par les fibres du fuseau, le centromère en première position, vers les pôles opposés de la cellule. A la fin de l’anaphase, la cellule contient 92 chromosomes séparés, la moitié se trouvant à proximité d’un pôle de la cellule, et l’autre moitié a proximité de l’autre pôle. Si les phénomènes se sont déroulés correctement, les deux ensembles de chromosomes sont identiques. 4. La télophase Phase finale de la mitose, est caractérisée par la formation de nouvelles membranes nucléaires autour de chacun des deux ensembles de 46 chromosomes. Parallèlement les fibres du fuseau disparaissent, et les chromosomes commencent à se décondenser. La cytocinèse se produit généralement après la division nucléaire : C’est le partage en deux parties approximativement égales du cytoplasme. A la fin de la télophase deux cellules diploïdes identiques à la cellule originale ont été formées. III. LA MEIOSE Lorsqu’un ovule et un spermatozoïde s’unissent pour former un zygote, leurs chromosomes sont rassemblés au sein d’une cellule unique. Dans la mesure où les êtres humains sont des organismes diploïdes, il leur faut disposer d’un mécanisme permettant de réduire le nombre de chromosomes dans les gamètes à l’état haploïde. Autrement, le zygote renfermerait 92 chromosomes au lieu du nombre normal de 46. Le principal mécanisme par lequel les gamètes haploïdes sont formés à partir de précurseurs diploïdes porte le nom de méiose. Deux divisions cellulaires surviennent au cours de la méiose. Chaque division méiotique à été décomposée en stades portant les mêmes noms que ceux de la mitose, bien que les processus qui se déroulent dans certaines étapes soient différents. Au cours de la méiose I souvent dénommée étape de division réductionnelle, deux cellules haploïdes sont formées à partir d’une cellule diploïde. Ces cellules diploïdes sont les ovogonies chez la femme et les spermatogonies chez l’homme. Après la méiose I, se déroule une seconde méiose, la division équationnelle au cours de laquelle chaque cellule haploïde est répliquée. Mme BOUSHABA Page 2  1. La division réductionnelle ou méiose I A. La prophase I Est assez complexe comprend de nombreux événements essentiels qui distinguent la méiose de la mitose. La prophase I commence lorsque les brins de chromatide s’enroulent et se condensent, les rendant visibles sous forme de chromosomes. Au cours d’un stade dénommé zygotène (synapsis), les chromosomes homologues s’apparient, côte côte, en se disposant ensemble selon un alignement parfait. Cet appariement des chromosomes homologues est un phénomène primordial du cycle cellulaire qui ne se produit pas cours de la mitose. Au fur et à mesure du déroulement de la prophase I, les chromatides des deux chromosomes s’entremêlent. Chaque paire de chromosomes homologues emmêlés est désignée sous le nom de bivalent (indiquant que les deux chromosomes forment une unité) ou tétrade (indiquant la présence de quatre chromatides sous forme unitaire). Une seconde caractéristique de la prophase est la formation des chiasmas, structures en forme de croix résultant de liaisons entre chromosomes homologues. Chaque chiasma correspond à un endroit où les chromosomes homologues échangent du matériel génétique. Ce processus dénommé Crossing over aboutit à des chromosomes formés de combinaisons de fragments de chromosomes originaux. B. La métaphase I C’est l’étape suivante, elle est caractérisée par l’achèvement de la formation du fuseau et l’alignement des bivalents, qui sont toujours reliés au niveau des chiasmas, dans le plan équatorial. Les deux centromères de chaque bivalent sont disposés aux côtés opposés du plan équatorial. C. L’anaphase I C’est l’étape suivante, elle est caractérisée par l’achèvement de la formation du fuseau et l’alignement des bivalents, qui sont toujours reliés au niveau des chiasmas, dans le plan équatorial. Les deux centromères de chaque bivalent sont disposés aux côtés opposés du plan équatorial. Les chiasmas disparaissent et les chromosomes homologues sont tractés par les fibres du fuseau vers les pôles opposés de la cellule, contrairement à la mitose, les centromères ne se dupliquent et se divisent pas, de telle sorte que seule la moitié du nombre initial de chromosome migre vers chaque pôle. D. La télophase I C’est l’étape suivante, elle est caractérisée par l’achèvement de la formation du fuseau et l’alignement des bivalents, qui sont toujours reliés au niveau des chiasmas, dans le plan équatorial. Les deux centromères de chaque bivalent sont disposés aux côtés opposés du plan équatorial. Les chiasmas disparaissent et les chromosomes homologues sont tractés par les fibres du fuseau vers les pôles opposés de la cellule, contrairement à la mitose, les centromères ne se dupliquent et ne se divisent pas, de telle sorte que seule la moitié du nombre initial de chromosome migre vers chaque pôle. Commencent lorsque les cellules atteignent les pôles de la cellule. Les chromosomes se relâchent légèrement et une nouvelle membrane nucléaire commence à e former, les deux cellules filles contiennent chacune un nombre haploïde de chromosomes, et chaque chromosome est composé de deux chromatides sœurs. Chez l’homme la cytocinèse se déroule aussi au cours de cette phase. Dans les gamètes mâles, le cytoplasme est divisé en moitié à peu près égales entre les deux cellules filles. Mme BOUSHABA Page 3 Pour les gamètes formés chez la femme, presque tout le cytoplasme revient à une cellule fille, qui formera plus tard l’ovule. L’autre cellule évolue en globule polaire, une petite cellule non fonctionnelle qui peut éventuellement dégénérer. 2. Division équationnelle, ou méiose II a. Interphase II Il s’agit d’une phase très brève. La caractéristique de l’interphase II contrairement à l’interphase I et à l’interphase mitotique, aucune réplication de l’ADN ne se produit. b. La prophase II Est assez similaire à la prophase mitotique, à la différence près que le noyau de la cellule contient uniquement un nombre haploïde de chromosomes. Les chromosomes s’épaississent par enroulement, la membrane nucléaire disparaît de nouvelles fibres fusoriales sont formées. c. La métaphase II Il s’agit d’une phase très brève. La caractéristique de l’interphase II contrairement à l’interphase I et à l’interphase mitotique, aucune réplication de l’ADN ne se produit. Au cours de laquelle les fibres du fuseau alignent les chromosomes dans le plan équatorial. d. L’anaphase II Ressemble à l’anaphase de la mitose dans la mesure où les centromères se scindent et que chacun déplace un chromatide vers un pôle de la cellule. Les chromatides sont séparés, mais à la suite des chiasmas et des Crossing over, les chromatides qui viennent de se séparer peuvent ne pas être identiques. e. La télophase II Commence lorsque les chromosomes atteignent les pôles opposés de la cellule. Là ils commencent à se décondenser. De nouvelles membranes nucléaires sont formées autour de chaque groupe de chromosomes, puis se déroule la cytocinèse. Pour les gamètes formés chez l’homme, le cytoplasme est à nouveau divisé de manière entre les deux cellules filles. Le résultat final de la méiose chez l’homme est par conséquent quatre cellules fonctionnelles, chacune d’entre elles ayant reçu une quantité égale du cytoplasme. Pour les gamètes femelles, une division inégale du cytoplasme se produit à nouveau, aboutissant à la formation d’un ovule et d’un autre globule polaire. Le globule polaire formé au cours de la méiose subit parfois une seconde division, de telle sorte que trois globules polaires peuvent être présents à la fin de la seconde étape de la méiose. REMARQUE La plupart des anomalies chromosomiques sont provoquées par des erreurs survenant au cours de la méiose. Les gamètes produits peuvent avoir perdu des chromosomes, ou contenir des chromosomes supplémentaires, ou présenter une structure anormale. En outre les erreurs mitotiques qui surviennent précocement au cours de la vie de l’embryon peuvent affecter suffisamment des cellules de l’organisme pour provoquer des maladies cliniquement décelables. Les erreurs mitotiques survenant à n’importe quel moment de la vie d’un individu peuvent en certaines circonstances, provoquer des cancers. Mme BOUSHABA Page 4  INFSPM de Constantine Mme BOUSHABA ISP 1ere année HISTOLOGIE I. NOTION DE TISSU L'organisme humain, aussi complexe soit-il, dérive d'une seule cellule, l'ovule fécondé, qui se divise presque indéfiniment. Les millions de cellules ainsi créées se spécialisent afin d'accomplir des fonctions particulières. Elles vont former les muscles, la peau, le cristallin des yeux, etc. Il y a donc division du travail dans l'organisme: certains groupes de cellules très spécialisées remplissent des fonctions qui bénéficient à l'organisme entier Le fonctionnement du cœur, par exemple, repose sur un groupe de cellules très spécialisées qui régissent les contractions du muscle cardiaque Si ces cellules sont endommagées ou cessent de fonctionner, le cœur ne peut plus faire circuler le sang efficacement et l'organisme entier en souffre ou meurt, faute d'oxygène. Un ensemble de cellules qui ont une structure semblable et qui remplissent la même fonction constitue un tissu. Quatre tissus primaires s'enchevêtrent pour former la « trame » de l'organisme : Le tissu épithélial, Le tissu conjonctif, Le tissu nerveux et Le tissu musculaire. Si l'on voulait donner à chaque tissu son rôle fondamental, on parlerait : De tissu de revêtement (pour le tissu épithélial), De tissu de soutien (pour le tissu conjonctif) De tissu de mouvement (pour le tissu musculaire) et De tissu de régulation (pour le tissu nerveux). 1. DEGRE DE LIAISON CELLULAIRE INTRA-TISSULAIRE Sur le plan morphologique, Il faut distinguer deux grands types de répartitions cellulaires dans les tissus : Des tissus à union cellulaire serrée : Ils correspondent à l'ensemble des tissus épithéliaux les espaces intercellulaires sont très étroits Des tissus à union cellulaire lâche : Par exemple le tissu conjonctif. Les cellules sont distantes et les espaces intercellulaires contiennent une substance intercellulaire (matrice extracellulaire : MEC) 2. ORIGINE EMBRYONNAIRE Les tissus de l'organisme se développent à partir des trois feuillets embryonnaires primitifs qui s’individualisent au cours de la 3-ème semaine de la vie intra-utérine chez l’homme : Il s’agit de l’ectoblaste primaire (ou épiblaste), de l’endoblaste et du mésoblaste Chaque feuillet embryonnaire aboutit à des fonctions spécifiques. II. LE TISSU EPITHELIAL Le tissu épithélial, ou épithélium (épi, « sur »), se présente sous deux formes : l’épithélium glandulaire et l'épithélium de revêtement. L'épithélium glandulaire forme les glandes. L'épithélium de revêtement recouvre ou tapisse toutes les surfaces libres de l'organisme contient des cellules polyvalentes. Un type d'épithélium de revêtement forme la couche externe de la peau, un autre type tapisse les cavités ouvertes. Puisqu'il constitue la frontière entre l'intérieur de l'organisme et l'environnement, l'épithélium est traversé par presque toutes les substances que l'organisme absorbe ou émet. L'épithélium accomplit de nombreuses fonctions dont La protection, exemple : la peau L’absorption, estomac, intestin grêle les reins  La filtration, les voies respiratoires munies de cils qui transportent la poussière et les débris à l'extérieur des poumons, les reins Et la sécrétion, les glandes 1. LES CARACTÉRISTIQUES DES ÉPITHÉLIUMS Sauf dans l'épithélium glandulaire, les cellules épithéliales s'ajustent les unes aux autres et forment des feuillets continus. Les cellules adjacentes ont de nombreux points d'attache constitués essentiellement de desmosomes et de jonctions serrées Remarque : Il existe plusieurs types de jonctions Les jonctions serrées qui soudent les cellules voisines entre elles pour former un feuillet épithélial parfaitement étanche qui empêche le passage de toute molécule. Les jonctions d'ancrage qui joignent un faisceau d'actine d'une cellule à un autre faisceau d'actine d'une cellule voisine. Les desmosomes qui relient entre eux les filaments intermédiaires de deux cellules voisines. Les jonctions gap qui autorisent le passage de petits ions hydratés et de molécules entre deux cellules voisines Les hémidesmosomes qui ancrent les filaments intermédiaires contenus dans une cellule sur la lame basale. Toutes les membranes possèdent une surface apicale, soit une surface libre exposée à l'extérieur de l'organisme ou à la cavité d'un organe interne. Les surfaces exposées de certains épithéliums sont lisses, tandis que d'autres présentent des modifications telles que des microvillosités ou des cils. La surface inférieure (basale) d'un épithélium repose sur une membrane basale, constituée de matériau sécrété en partie par les cellules de l'épithélium et en partie par les cellules du tissu conjonctif sous-jacent. Les épithéliums sont dépourvus de vaisseaux sanguins (ils sont avasculaires). Les nutriments et l'oxygène leur parviennent par diffusion à partir des capillaires du tissu conjonctif sous- jacent. Les cellules épithéliales se régénèrent facilement si elles sont bien nourries. 2. LA CLASSIFICATION DES ÉPITHÉLIUMS Chaque type d'épithélium porte deux noms. Le premier indique le nombre relatif de couches de cellules dont l'épithélium est constitué : Un épithélium est dit simple si ses cellules forment une seule couche, Et stratifié si elles forment plus d'une couche. Le second nom décrit la forme des cellules de l'épithélium : Un épithélium squameux ou pavimenteux est formé de cellules aplaties, Un épithélium cuboïde de cellules cubiques et Un épithélium prismatique de cellules en forme de colonnes. Les deux noms combinés décrivent donc entièrement l'épithélium. Notez que, pour désigner les épithéliums stratifiés, on considère la forme des cellules situées sur la surface libre de la membrane épithéliale et non celle des cellules qui reposent sur la membrane basale. 3. LES EPITHELIUMS SIMPLES Les épithéliums simples assurent surtout des fonctions d'absorption, de sécrétion et de filtration. Comme ils sont habituellement très minces, ils n'ont pas vraiment de rôle protecteur. a) L'épithélium simple pavimenteux L'épithélium simple pavimenteux est formé d'une seule couche de minces cellules squameuses reposant sur une membrane basale. Ce type d'épithélium forme habituellement des membranes où se produisent la filtration ou l'échange de substances par diffusion rapide. Il constitue la paroi des alvéoles pulmonaires, où s'effectuent les échanges d'oxygène et de gaz carbonique, ainsi que les parois des capillaires, où ont lieu les transferts de nutriments et de gaz entre les cellules et le sang. L'épithélium simple squameux forme aussi les séreuses, membranes translucides qui tapissent la cavité abdominale et en recouvrent les organes. b) L'épithélium simple cuboïde ou cubique L'épithélium simple cuboïde est formé d'une seule couche de cellules de forme cubique reposant sur une membrane basale. Il est présent dans les glandes (comme les glandes salivaires et le pancréas) et leurs conduits. Par ailleurs, il constitue les parois des tubules rénaux et recouvre la surface des ovaires. c) L'épithélium simple prismatique L'épithélium simple prismatique est formé d'une seule couche de cellules hautes et très rapprochées. Un épithélium simple prismatique tapisse le tube digestif de l'estomac à l'anus. Les épithéliums qui recouvrent les cavités ouvertes sur l'environnement sont appelés muqueuses, 4. LES EPITHELIUMS STRATIFIES Les épithéliums stratifiés comprennent au moins deux couches de cellules. Ils sont beaucoup plus résistants que les épithéliums simples, leur principale fonction est donc la protection. L'épithélium stratifié squameux : L’épithélium stratifié squameux est le plus abondant des épithéliums stratifiés de l'organisme. Il est généralement formé de plusieurs couches de cellules. On trouve cet épithélium dans l'œsophage, la bouche et la partie externe de la peau. 5. L’EPITHELIUM GLANDULAIRE Une glande est constituée d'une ou de plusieurs cellules qui élaborent et sécrètent un produit particulier. Cette substance, appelée sécrétion, est un liquide aqueux (à base d'eau) qui contient généralement des protéines. Le terme sécrétion désigne aussi le processus actif par lequel les cellules glandulaires tirent certaines substances du sang, les transforment et en libèrent le produit. Deux grands types de glandes émergent des feuillets épithéliaux : Les glandes endocrines perdent les conduits qui les relient à la surface ; c'est pourquoi on les désigne Par le terme de glandes à sécrétion interne. Leurs produits (des hormones) diffusent directement dans les vaisseaux sanguins qui parcourent les glandes. La glande thyroïde, les glandes surrénales et l'hypophyse sont des glandes endocrines. Les glandes exocrines, telles que les glandes sudoripares, les glandes sébacées, le foie et le pancréas, conservent leurs conduits et déversent leurs sécrétions par l'intermédiaire de ceux-ci à la surface de l’épithélium. On trouve des glandes exocrines internes et des glandes exocrines externes.  III. LE TISSU CONJONCTIF Le tissu conjonctif, comme son nom l'indique, sert à lier des parties du corps. On le trouve partout dans l'organisme. C'est le plus abondant et le plus répandu des types de tissus. Il remplit de nombreuses fonctions dont les principales sont la protection, le soutien et la réunion d'autres tissus. Dans les tissus conjonctifs, les cellules sont éparpillées et séparées les unes des autres par des fibres et de la substance fondamentale dont l'ensemble forme la matrice extracellulaire. 1. LES CARACTÉRISTIQUES DES TISSUS CONJONCTIFS : La vascularisation variable. La plupart des tissus conjonctifs sont bien vascularisés (comprennent beaucoup de vaisseaux sanguins), mais il y a des exceptions. Ainsi, les tendons et les ligaments sont peu vascularisés, et le cartilage est avasculaire. La matrice extracellulaire. Les tissus conjonctifs sont composés de nombreux types de cellules et d'une quantité variable de matrice extracellulaire, matière non vivante située à l'extérieur des cellules. 2. LA MATRICE EXTRACELLULAIRE La matrice extracellulaire. Elle est élaborée par les cellules du tissu conjonctif, puis sécrétée à l'extérieur. Elle est composée de deux éléments principaux, Une substance fondamentale sans forme définie et Des fibres. La substance fondamentale est constituée en majeure partie d'eau, mais aussi de protéines d'adhérence et de grosses molécules chargées, contenant des polysaccharides. Selon la nature du tissu conjonctif, la matrice comporte divers types de fibres en quantités variables. Parmi ces fibres, on compte : Les fibres collagènes qui se distinguent par leur grande résistance à la traction, Les fibres élastiques dont la caractéristique la plus importante est la capacité de reprendre leur forme après avoir été étirées, et Les fibres réticulaires ce sont des minces fibres collagènes. 3. TYPES DE TISSUS CONJONCTIFS Ils diffèrent les uns des autres par le type de fibres et la proportion de celles-ci dans la matrice. Les principales classes de tissu conjonctif sont, de la consistance la plus ferme à la consistance la moins ferme, le tissu osseux, le cartilage, le tissu conjonctif dense, le tissu conjonctif lâche et le sang A - Le tissu osseux Le tissu osseux qui forme les os, est composé de cellules appelées ostéocytes. Ces cellules sont situées dans des cavités qui portent le nom de lacunes et elles sont entourées de couches de matrice très dure qui contient des sels de calcium, en plus d'une grande quantité de fibres collagènes. Grâce à sa grande rigidité, le tissu osseux est apte à protéger les organes et à soutenir le corps B - Le cartilage Moins dur et plus flexible que le tissu osseux, le cartilage n'est présent qu'en de rares endroits dans l'organisme. Le type le plus répandu est le cartilage. Le cartilage hyalin forme les structures de soutien du larynx, relie les côtes au sternum et recouvre les extrémités des os dans les articulations. Il compose la majeure partie du squelette du fœtus mais est graduellement remplacé par du tissu osseux au cours du développement prénatal. Il existe deux autres types de cartilage dans l'organisme : le cartilage élastique et le cartilage fibreux. Le cartilage fibreux : il forme les disques intervertébraux, c'est-à-dire les coussins situés entre les vertèbres. On trouve du cartilage élastique, le cartilage élastique soutient le pavillon de l'oreille. C - Le tissu conjonctif dense Les fibres collagènes prédominent dans la matrice du tissu conjonctif dense. Le type de tissu conjonctif dense que l'on appelle tissu conjonctif dense régulier forme des structures allongées et résistantes comme les tendons et les ligaments. Les tendons relient les muscles squelettiques aux os, tandis que les ligaments relient des os dans les articulations. Les ligaments contiennent plus de fibres élastiques que les tendons, ils sont donc plus extensibles. D - Le tissu conjonctif lâche Le tissu conjonctif lâche est plus mou et contient plus de cellules et moins de fibres que tous les autres types de tissu conjonctif, excepté le sang. E - Le tissu adipeux Le tissu adipeux (appelé graisse dans le langage courant) est fondamentalement un tissu conjonctif aréolaire où prédominent les adipocytes, ou cellules adipeuses. Le tissu adipeux compose le tissu sous-cutané et isole l'organisme de la chaleur et du froid extrêmes. De plus, il protège certains organes, il forme par exemple une capsule autour des reins et capitonne les bulbes de l'œil dans les orbites. G - Le tissu sanguin Le sang, ou tissu vasculaire, est considéré comme un tissu conjonctif parce qu'il est composé de cellules appelées globules sanguins qui baignent dans une matrice liquide nommée plasma. Les « fibres » du sang sont des protéines solubles qui se transforment en fibres visibles au cours de la coagulation. IV- LES TISSUS MUSCULAIRES Le tissu musculaire est une association de cellules appelées fibres musculaires ou fibroblastes, différenciées en vue de la contraction. La contraction massive d'un ensemble de fibres entraîne le mouvement des tissus auxquels elles sont fixées. Il existe trois tissus musculaires : Le tissu musculaire squelettique Il est innervé par le système nerveux volontaire. Le tissu musculaire cardiaque existe uniquement dans le myocarde. Sa contraction rythmique est involontaire. Le tissu musculaire lisse compose les tuniques musculaires des viscères et des vaisseaux. Il se contracte de façon involontaire en réponse à une stimulation du système nerveux autonome ou à une sécrétion d'hormones A - Le tissu musculaire squelettique Le tissu musculaire squelettique est enveloppé de couches de tissu conjonctif ; ils forment des organes appelés muscles squelettiques qui sont attachés au squelette. B - Le tissu musculaire cardiaque Le tissu musculaire cardiaque, ne se trouve que dans le cœur. En se contractant, le cœur joue le rôle d'une pompe et propulse le sang dans les vaisseaux sanguins. Les cellules sont striées, mais elles renferment un seul noyau sont relativement courtes. C - Tissu musculaire lisse Tissu musculaire lisse est ainsi nommé parce qu’il ne porte pas de stries visibles. Les myocytes non striés sont fusiformes et renferment un seul noyau. On trouve le tissu musculaire lisse dans les parois des organes creux comme l'estomac, la vessie, l'utérus et les vaisseaux sanguins. Les muscles striés Le muscle est formé de fibres musculaires, la fibre musculaire est une cellule, comprenant un noyau, un cytoplasme et des fibrilles musculaires groupées en faisceaux parallèles. Au microscope électronique les faisceaux apparaissent formés de deux types de microfibres protéiques : les unes plus grosses constituées de myosine, les autres plus fines constituées d'actine. Chaque fibre musculaire ou myofibrille est donc formée par la succession régulière de parties claires : les bandes claires ou bandes I et parties sombres : les bandes sombres ou bandes A. Chaque bande I est divisée en deux parties par une strie Z, chaque bande A comprend une partie médiane H plus claire que les bandes latérales Le sarcomère est l’unité fonctionnelle contractile de la fibre musculaire striée. V- LE TISSU NERVEUX Le tissu nerveux est composé de deux grands types de cellules : les neurones et les gliocytes. Tous les neurones reçoivent et transmettent des influx électrochimiques, d'où les deux principales caractéristiques fonctionnelles du tissu nerveux, soit l’excitabilité et la conductivité. Les neurones présentent une structure toute particulière. Les neurones Chaque neurone est composé : D’un corps cellulaire ou péricaryon comportant le noyau ; de très nombreuses ramifications les dendrites (d’où proviennent les informations) ; Et d’un axone (par où sont diffusées les informations) dont la longueur peut atteindre 1 mètre pour seulement 1 à 15 micromètres de diamètre. Certains axones sont entourés par une gaine de myéline protectrice tout le long de l’axone. Cette gaine isole les axones les uns des autres et permet d'accroître la vitesse de propagation du message nerveux le long des fibres Les cellules gliales ou cellules de la névroglie : Il existe 4 variétés de cellules gliales : les astrocytes, les oligodendrocytes, les cellules épendymaires et les cellules micro gliales. Les fonctions de la névroglie sont : Le soutien, la protection, la réparation du tissu nerveux, la myélinisation des axones, la phagocytose (pour la défense)  INSFPM de CONSTANTINE ère 1 Année Sages-femmes et ISP Enseignante : Mme BOUSHABA LA CELLULE I - GENERALITES SUR LA CELLULE ET CONCEPT CELLULAIRE La première impression donnée par le monde des vivants est sa grande diversité ainsi donc, en parlant des cellules, ces dernières ne sont pas toujours les mêmes chez tous les organismes vivants. En effet il existe deux types de cellules : Cellule procaryote = cellule à noyau primitif, exemple : les bactéries. Cellule eucaryote = cellule a noyau développé, exemple : la cellule animale. Les différences fondamentales entre ces deux types de cellules sont essentiellement : La cellule procaryote ne possède pas d'enveloppe nucléaire ni d'organites intracellulaires, mais présente une structure spécifique appelée mésosome et qui joue le rôle de la mitochondrie, et une paroi doublant la membrane plasmique. La cellule eucaryote, possède une enveloppe nucléaire et des organites intracellulaires, mais ne présente pas de paroi. La taille d'une cellule peut aller de 1000 Angstrom à 3 microns chez les bactéries, et de 1 à 20 microns chez une cellule animale. La forme de la cellule eucaryote peut être globulaire (leucocyte) ou polyédrique (cas de cellules groupées comme les cellules hépatiques par exemple), cependant elle peut prendre une forme adaptée à sa fonction, exemple : cellule nerveuse, fibre musculaire. Les activités cellulaires peuvent être soit : Végétatives c'est-à-dire impliquées dans les fonctions nécessaires pour l'entretien de la cellule telles que l'assimilation et l'excrétion des produits de déchets. De croissance et de reproduction c'est-à-dire la mitose et la méiose. Spécialisées, il s'agit de certaines activités cellulaires qui sont devenues prédominantes tandis que d'autres deviennent moins importantes ou peuvent même être perdues. Exemple : la cellule nerveuse est spécialisée dans la transmission de l'influx nerveux (elle est hyperexcitable) par contre elle perd toute activité de reproduction. Entre la forme de la cellule, la quantité relative des divers organites quelle contient et la fonction particulière quelle est appelée à accomplir. Examinons maintenant quelques unes des spécialisations des cellules : 1. Cellules reliant les parties du corps Fibroblaste Érythrocyte (globule rouge). Cette cellule transporte l'oxygène dans le sang. Sa forme ronde et biconcave lui procure une grande surface qui favorise l'absorption d'oxygène 2. Cellules recouvrant ou tapissant les organes Cellule épithéliale : D’une forme hexagonale, ce qui permet aux cellules épithéliales de s'assembler en feuillets. 3. Cellules produisant une action mécanique dans les organes et déplaçant les parties du corps : Cellule musculaire squelettique (striée) et cellule musculaire non striée. Ces cellules sont longues et remplies de nombreux filaments contractiles (microfilaments) qui leur permettent de se contracter avec force et d'actionner les os ou de modifier la taille des viscères. 4. Cellules emmagasinant des nutriments Cellule adipeuse. La grande taille et la forme sphérique de la cellule adipeuse est le fait d'une grosse gouttelette de lipide dans son cytoplasme (inclusion cytoplasmique). Page 1 Mme BOUSHABA 5. Cellules luttant contre la maladie Macro phagocyte. Cette cellule projette en avant de longs pseudopodes (« faux pieds ») grâce auxquels elle se déplace dans les tissus à la recherche des foyers d'infection. 6. Cellules recueillant l'information et régissant les fonctions de l'organisme Cellule nerveuse (neurone). Cette cellule possède de longues ramifications qui lui permettent de recevoir des messages et d'en transmettre à son tour à d'autres structures de l'organisme 7. Cellules assurant la reproduction Ovocyte (chez la femme). La plus grosse cellule du corps. Elle contient de nombreux exemplaires de tous les organites qui sont répartis entre les cellules filles lorsque l'ovule fécondé se divise pour constituer l'embryon Spermatozoïde (chez l'homme). Cette cellule est longue et profilée. Elle est faite pour nager jusqu’à l'ovule qu'elle féconde. Elle possède un flagelle qui bat comme un fouet et lui permet d'avancer II - MEMBRANE PLASMIQUE Le terme membrane (du latin membrana : peau qui recouvre les membres) désigne une structure multimoléculaire qui enveloppe les cellules et délimite leurs organites. La cellule procaryote ne possède qu'une membrane périphérique, alors que la cellule eucaryote, en plus de la membrane qui l'entoure a développé tout un réseau de membranes internes délimitant et organisant divers compartiments intracellulaires. Dans un environnement aqueux, les phospholipides et les sphingolipides forment naturellement une bicouche de lipides avec des groupements polaires à l'extérieur les chaînes hydrocarbures non polaires à l'intérieur. Ils sont de base structurale de toutes les membranes biologiques. Cette bicouche lipidique au centre de laquelle les pôles hydrophobes se font face constitue la structure de base de la membrane plasmique. es protéines sont également des constituants essentiels de la membrane plasmique. Les protéines membranaires périphériques sont lâchement fixées à la surface externe et sont relativement faciles à enlever. Les protéines intégrales sont incorporées dans la membrane et ne peut les séparer sans détruire la membrane. Certaines émergent de l'intérieur ou de l'extérieur de la surface membranaire, alors que les protéines transmembranaires s'étendent complètement dans la bicouche et possèdent les deux domaines intracellulaire et extracellulaire. Les glucides entrent également dans la constitution de la membrane plasmique et sont sous forme de glycoprotéines et une petite partie sous forme de glycolipides. L'échange de lipides d'un feuillet à l'autre (flip flop) est possible mais lent, contrairement aux mouvements latéraux de ces lipides au sein d'un même feuillet qui donnent aux membranes une certaine fluidité leur conférant un état dynamique. Cette plasticité autorise les fusions membranaires lors des mécanismes d'endocytose, d'exocytose, et de tout transport vésiculaire. Le processus de transport de part et d'autre de la membrane le plus simple est la diffusion facilitée, dans ce cas le produit se lie à une protéine membranaire spécifique d'un côté de la membrane et est transporté de l'autre côté. Le transport actif est un mécanisme plus complexe car il doit être couplé à une source d'énergie le plus souvent l'hydrolyse de l'ATP. Page 2 Mme BOUSHABA III – ORGANITES CELLULAIRES Un organite est un élément cellulaire présent dans le cytosol responsable d'une fonction déterminée. Toutes les fonctions métaboliques des bactéries sont assurées dans un compartiment unique délimité par une barrière semi – perméable : la membrane plasmique. Les cellules animales ou végétales (eucaryotes) ayant un volume mille fois plus grand que celui des bactéries les réactions chimiques contrôlées spécifiquement par les enzymes sont si nombreuses et d'une telle complexité, qu'elles sont effectuées dans des multiples petites "usines chimiques", spécialisées et délimitées par des membranes : ce sont les organites. Les principaux organites des cellules eucaryotes sont : Le noyau, les mitochondries, le réticulum endoplasmique lisse, le réticulum endoplasmique rugueux, les ribosomes, l'appareil de Golgi, les lysosomes et les peroxysomes. 1 – LE NOYAU Le noyau eucaryote contient l'information génétique de la cellule répartie en plusieurs chromosomes, comprenant chacun une seule molécule d'ADN. Il est isolé du cytoplasme par une double membrane appelée l'enveloppe nucléaire qui contient des pores permettant le passage de molécules assez grandes. Le noyau est le siège de la transcription de l'ARN messager, ces molécules d'ARN traitées pénètrent dans le cytoplasme où elles seront traduites dans les ribosomes. Les cellules possèdent en général un seul noyau sphérique situé en leur centre, il en existe cependant, comme les fibres musculaires striées, qui en ont plus d'une centaine. Le noyau est constitué du nucléoplasme dans lequel baignent la chromatine et plusieurs structures plus ou moins sphériques observables au microscope optique, les nucléoles, qui sont le lieu de synthèse des ARN ribosomiaques et de l'assemblage partiel des ribosomes. La machinerie nucléolaire disparaît lorsque la cellule entre en division, puis réapparaît dans le noyau de la cellule fille. Les grandes fonctions du noyau sont donc : Stockage de l’information génétique, Réplication et transmission de l’information génétique, Expression et traitement de l’information génétique. 2 – LES MITOCHONDRIES La respiration cellulaire, processus d'oxydation de nutriments pour générer l'énergie sous forme d'adénosine 5'- triphosphate ATP, se déroule dans la mitochondrie. Ces organites sont approximativement, de diamètre égal à 1-2 micromètres, la cellule peut contenir entre 1 000 et 2 000. Elles sont composées d'une membrane externe lisse et d'une membrane interne qui contient des replis appelés crêtes. Elles contiennent une petite molécule d'ADN circulaire, un ARN spécifique à la mitochondrie et des ribosomes sur lesquels sont synthétisées certaines protéines mitochondriales. Cependant la majorité des protéines mitochondriales est encodée par l'ADN nucléaire et synthétisée dans le cytoplasme. Ces protéines possèdent des séquences de signalisation spécifiques qui les envoient vers les mitochondries. Page 3 Mme BOUSHABA  3 – RETICULUM ENDOPLASMIQUE Le réticulum est un système membranaire extensif à l'intérieur du cytoplasme; il prolonge l'enveloppe nucléaire. Il existe deux formes visibles dans la majorité des cellules. Le réticulum endoplasmique lisse (SER) porte plusieurs enzymes liées à la membrane, outre celles qui participent à la biosynthèse de certains lipides, à l'oxydation et à la détoxication des composés étrangers (xenobiotiques) tels les médicaments. Le réticulum endoplasmique rugueux (RER) appelé ainsi car il est parsemé de ribosomes. Ces derniers synthétisent spécialement les protéines destinées à la sécrétion par la cellule, telles que les protéines du lait ou celles destinées à la membrane plasmique ou à certains organites. Une partie des protéines de la membrane plasmique qui sont initialement incorporées dans la membrane du RER, sont transloquées à l'intérieur de l'espace (lumen) du RER où elles seront modifiées souvent par la glycolysation. Les lipides et les protéines synthétisés sur le réticulum endoplasmique sont transportés vers l'appareil de Golgi qui les modifiera d'avantage, les triera et les conduira à leurs destinations finales. 4 – APPAREIL DE GOLGI C'est un organite cellulaire présent dans toutes les cellules, participant à la maturation finale et tri des protéines membranaires et sécrétées. L'appareil de Golgi est un empilement de sacs membranaires (saccules golgiens) entourés de vésicules golgiennes, l'ensemble étant localisé près du noyau de la cellule. Cet organite est polarisé : la face proche du noyau (face cis) est associée au réticulum endoplasmique rugueux, la face opposée (face trans.). Les protéines synthétisées au niveau du RER sont transportées par des petites vésicules vers l'appareil de Golgi, lors de leur cheminement, des enzymes situées dans les saccules golgiens assurent la fixation de sucre sur les chaînes polypeptidiques (glycosylation) et éventuellement la fixation de groupements phosphates ou sulfates. Les protéines ainsi modifiées sont triées et selon leurs spécificités transportées vers leur destination finale. Page 4 Mme BOUSHABA  5 – LES LYSOSOMES Sont des petits organites délimités par une membrane, ils bourgeonnent de l'appareil de Golgi et contiennent diverses enzymes capables de dégrader les protéines, les acides nucléiques, et les glucides. Les lysosomes jouent un rôle important de dégradation intracellulaire soit de certains composés cellulaires permettant ainsi leur renouvellement, soit de substances ayant pénétré dans la cellule par endocytose. 6 – LES PEROXYSOMES Ce sont des organites cytoplasmiques entourés par une simple membrane, responsable de l'oxydation de certains composés cellulaires (sans récupération d'énergie sous forme d'ATP comme dans les mitochondries) et la détoxification cellulaire. Ainsi la moitié de l'alcool consommé est dégradé dans les peroxysomes. Les peroxysomes contiennent l'enzyme catalase qui dégrade l'eau oxygénée (H2O2) en eau (H2O) et en oxygène (O2). 7- LES VACUOLES Ce sont des réserves temporaires, de substances dissoutes. Elles sont petites et nombreuses dans les cellules animales, et peuvent contenir aussi des produits de la digestion cellulaire. 8- LE CYTOSQUELETTE Le cytosquelette est un réseau complexe de filaments et tubules protéiques qui s’étendent dans tout le cytoplasme il confère à la cellule l'essentiel de ses propriétés mécaniques. Contrairement au squelette osseux qui est rigide, le cytosquelette cellulaire est une structure très dynamique qui se réorganise continuellement au cours des différents événements cellulaires (migration, division, etc.) Tous les éléments du cytosquelette sont des structures protéiques allongées. Trois types principaux de structures protéiques constituent le cytosquelette : Les filaments d'actine (microfilaments), Les filaments dits intermédiaires : sont diversifiés exemple kératine pour les cellules épithéliales et desmine dans les cellules musculaires, et Les microtubules. Page 5 Mme BOUSHABA V- LA VIE CELLULAIRE La cellule passe par plusieurs stades : Naissance, croissance, maturité, reproduction, sénescence, mort. 1- Fonction de nutrition Pour qu’une cellule puisse vivre, il faut qu’elle emprunte au milieu où elle se trouve les matières essentielles à sa croissance, à l’entretien de son activité et à la réparation de son usure. Une partie peut être accumulée dans la cellule sous forme de réserves, qui vont lui permettre de subsister si les conditions deviennent défavorables. Anabolisme : synthèse de la cellule de sa propre matière vivante. Catabolisme : dégradation des constituants usés de la cellule. Métabolisme : ensemble anabolisme+catabolisme. 2- La respiration Oxydoréduction : à l’intérieur de la cellule en présence d’O2, des réactions chimiques vont se produire et vont aboutir à la dégradation des glucides. Ces réactions chimiques vont produire de l’énergie, elles s’effectuent au niveau des mitochondries. 3- Croissance et reproduction Parvenu à la maturité, la cellule va se diviser et donner naissance à deux cellules filles. La division peut s’effectuer de deux manières différentes : Division directe ou amitose : chez un être unicellulaire, avec étranglement du cytoplasme et du noyau. Mitose ou division indirecte : chez un être pluricellulaire. 4-La mort cellulaire La cellule meut lorsque le métabolisme et les fonctions vitales s’arrêtent. Elle peut se faire par nécrose (suicide de la cellule) ou par apoptose (mort programmée). Le cadavre cellulaire sera ensuite digéré par les macrophages. Page 6 Mme BOUSHABA