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La cellule eucaryote, unité structurale et fonctionnelle |
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| Catégorie : Biologie cellulaire |
| Ajouté le : 11/07/2007 22:46 |
| Auteur : Alexis |
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I. Localisation et méthode d’étude des cellules
A. Localisation
1) Cellule acineuse pancréatique
_Le pancréas est une glande digestive, située dans l’anse du duodénum (début de l’intestin grêle). Deux canaux pancréatique transporte le suc pancréatique (suc digestif).
_Les cellules acineuse sont exocrines : production d’une substance (pour les CAP, 1,5-4 L de sécrétion par jour) dans le milieu extérieur (la lumière) ; elles sont favorable pour l’étude des cellules différenciées, grâce à leurs taille et leurs structures.
_Le suc pancréatique (composition pour 1L): Eau (985g), Na+ (3g), HCO3- (5g, ça ramène la le tube digestif à un pH neutre car pH estomac = 2), protéines (7g).
Dans les protéines produites, on trouve de l’albumine et des immunoglobulines, mais à 90%, ce sont des enzymes digestives (hydrolases) : protéases (trypsine, chymotrypsine), lipases, amylase, ribonucléase et désoxyribonucléase.
2) Cellule parenchyme palissadique foliaire
_Localisée près des nervure (tissu chlorophyllien)
B. Observation au microscope optique
_Observation vitales (matériel vital) se font sur les organismes unicellulaire, les cellules sanguines et les tissu de faible épaisseur. Cela nécessite parfois une coloration (sauf quelques organites - la vacuole végétale par exemple est coloré par des anthocyanes) par des colorants vitaux qui ne tuent pas les organismes (le rouge neutre par exemple).
1) Technique de préparation
a) Histologie classique (voir poly)
_cf Poly histologie
b) Techniques cytochimiques
_Utilisation de l’immunocytochimie: anticorps fluorescents produit par des clones cancéreux de lymphocytes (hybridation entre cellule provenant d’une souche de myélome et d’un organisme infecté).
_Exemple de colorants: fluorescéine (vert), rhodamine (rouge orange), aminonaphtaline-sulfonyle (jaune). Ces couleurs apparaissent après avoir soumis les anticorps monoclonaux (c’est-à-dire spécifique d’un antigène et produit in vitro) à un rayonnement ultraviolet. C’est de l’immunofluorescence
2) Structures observables
a) Le tissu pancréatique
_Les îlots de Langerhans (5%) forment des amas cellulaires (riche irrigation sanguine)
_Les acini forment 95% du tissu. Un acinus est un groupe de cellules formant une sphère creuse (une seule couche). Les CAP sont grosses et facilement colorables. Leur noyau est relativement élevé (rapport nucléo-cytoplasmique » 1)
; cela est du à une grosse activité de synthèse.
b) Le parenchyme palissadique
_Structure polyédrique allongée. Les cellules sont jointives entre elles ; la cloison est visible, ce sont les 2 parois cellulosique (chaque cellule a sa paroi) unies par un ciment pectique.
_Le noyau est soit au centre soit plaqué sur la membrane. Il a une forme lenticulaire.
_La vacuole se compose d’eau et de substances dissoutes. Grande place dans la cellule.
_Le cytoplasme est soit plaqué sur la membrane (cytop. périphérique), soit péri nucléaire (autour du noyau), soit trabéculaire (ponts de cytoplasme entre les cytoplasmes).
_Les chloroplaste (voir après). Ils réalisent une cyclose.
Les 2 cellules (CAP et PPF)
_points communs: noyau (eucaryotes), (membrane - peu visible au MO)
_différences: taille (20µm/100µm), paroi, vacuole, plastes (chloroplastes par ex.)
C. Observations au MET
1) Techniques
_Grossissement tel que l’on peut observer les ultra-structures des cellules. Mais les coupe sont tellement fines qu’on ne voit pas toutes les structures.
_Voir poly pour le reste. A savoir entre autre: grossissement entre 1500 et 200000
(au max 500000), pouvoir séparateur 0,3-1,0 nm. Les « lentilles » sont des champs magnétique. Préparation à l’ultramicrotome pour avoir des préparation de 0,05µm d’épaisseur.
2) Structures observables
a) Les cellules sont limité par la membrane plasmique
_Au MET, la membrane plasmique apparaît tripartite (épaisseur moyenne de 8,5nm) :
2 feuillets denses (2,5nm) et 1 feuillet clair (3,5nm). Côté extra cellulaire la membrane est recouverte de « cell coat » (ou glycocalyx).
_Composition: 40% de lipides, 60% de protéines. Protéines et lipides sont associés par des liaisons faibles, c’est la fluidité membranaire. L’intérieur est hydrophobe et forme une barrière qui s’oppose au passage de substances dissoutes ; il y a un transport contrôlé au travers de la membrane. L’extérieur est hydrophile.
b) Les cellules animales et végétales sont compartimentées
_Les cellules sont composées d’organites. Ces organites sont limité par une membrane double (noyau, mitochondries, plastes) ou simple (REG, Golgi).
_Tout cela baigne dans le hyaloplasme (cytosol): pH=6.8, 85% d’eau, 15% de protéines (solubles: enzymes ; insolubles: protéines de structure), glycogène, lipides, nutriments.
_Il existe des compartiments. Ils concentrent les réactions dans un même volume (ex: Enz+Sub, il existe des membranes spécifique à certaines enzymes.
II. Organisation et fonctionnement des cellules eucaryote
A. Le noyau stocke l’information
_Envellope nucléaire (20-60 nm inter membranaire). La membrane externe est couverte de ribosomes et suit celle du RE. La membrane interne est tapissée de lamina nucléaire (couche protéique qui stabilise la membrane et favorise l’ancrage des chromosomes). La continuité entre les membranes est garantie par les pores nucléaire (complexes protéiques contrôlant les entrées/sorties).
_Chromatine: association ADN + protéines (histones). Il y a une hétérochromatine (sombre et dense aux électrons) et une eu chromatine (plus claire).
_Nucléoles: aspect dense. C’est le lieu de fabrication des ribosomes (organisation complexe). Les ribosomes flottent ensuite dans le cytoplasme.
B. Les organites qui transforme l’énergie
1) Les mitochondries
_0,5-1µm de diamètre, 2µm de long. Elles représentent 20-25% du volume de la cellule. Compartiment à 2 membrane (7nm intermb) : mb externe « lisse » (composition comme mb plasmique: protéines 50%, lipides 47%, glucides 3%), mb interne dessinant des replis/crêtes « zone active » (prot. 75%, lipide 23%, glucide 2%)
(schéma cf. Chap. Coenzymes).
_Matrice = Enzymes, ribosome, ADN circulaire. Il y a production d’énergie à partir d’ADP et de glucose (transformé en pyruvate par la glycolyse)
2) Les chloroplastes
_5µm de long, 2µm de large. Limités par une enveloppe (mb particulière)
C. Réseau membranaire interne
1) Organisation du réseau membranaire interne
a) Réticulum endoplasmique
_Orienté selon l’axe apico-basal. Ensembles de cavités aplaties superposées.
_Le RE granulaire contient des ribosomes sur la face hyalographique. Le RE lisse a des fonction diverses (phospholipides, stéroïdes, acides gras).
b) Appareil de Golgi
_Partie apicale de la cellule pancréatique. C’est l’ensemble des dictyosomes (reliés ensembles): ensemble de 4 à 8 saccules aplaties en forme de disque dont l’extrémité forme des ampoules élargies (face cis - - - > trans.)
_C’est la même membrane du REG à la zone trans.
_Grains de sécrétion = grains de zymogène
2) Dynamique du réseau membranaire interne
a) étude par autoradiographie: Expérience de Jameson et Palade 1967
_Protocole: prélèvement d’un pancréas (souris), fines tranches mises en culture in vitro, ajout de leucine (AA) tritiée dans le milieu. Temps d’incubation court, le « pulse », puis prélèvement à intervalles réguliers ; technique du « pulse-chase » puis autoradiographie.
b) apport du fractionnement cellulaire
_Comme le pulse-chase, sauf qu’il y a fractionnement à la place de l’autoradiographie ; les microsomes ayants des vitesse de séparation différentes, on peut analyser quantitativement le contenu de chacun : à chaque fois, la radioactivité est prélevé dans le culot (grâce à un compteur Geiger)
_Concentration très faible dans le cytosol indique que les A.A passent vite dans le cytosol vers le REG ; faible mais pas nulle : cela montre que quelques A.A ne sont pas utilisé et qu’une partie des protéines reste dans la cellule. Une radioactivité faible dans le cytosol indique que le transport est inter membranaire.
_Même expérience avec du galactose tritié:
_Cytosol: même chose.
_REG: galactose non utilisé dans le REG
_Golgi: utilise le galactose. Les protéines peuvent effectivement se faire greffer des sucres et deviennent alors des glycoprotéines. Le Golgi sert également à effectuer d’autre modification chimique sur les protéines (glycosylation, phosphorylation, …)
_zymogène : concentration et stockage.
3) Implication de la membrane plasmique
a) La membrane plasmique reçoit les message intercellulaire
_Synthèse/stockage, puis libération. Le message de la libération est un neurotransmetteur, l’acétylcholine. Les neurones la libère dans la fente synaptique vers la cellule pancréatique.
_Il existe différentes hormones peptidique stimulante: la bombésine (muqueuse gastrique et duodénale), la cholécystokinine (Cck) (intestin).
_Le potentiel de membrane est lié à [Ca2+]. Elle contrôle l’exocytose, Ca2+ active le transport des vésicules vers le pôle apical via le cytosquelette.
b) Flux membranaire compensé
_La membrane des vésicules fusionne avec la membrane plasmique. Ajout de 900µm² par l’exocytose. Or la surface totale de la CAP est de 30µm². Il y a endocytose de microvésicules vide (au pôle basal) pour compenser l’ajout de membrane par exocytose ; d’où la parenté biochimique entre la membrane plasmique et les membranes intercellulaire : c’est un équilibre cellulaire dynamique.
D. La vacuole de la cellule végétale
_La vacuole est un compartiment séparé par le tonoplaste (membrane) ; elle représente 90% de la cellule, et repousse les organites en périphérie.
_Elle est remplie d’une solution aqueuse, composée de beaucoup de substances dissoutes utiles (sucres, A.A, ions K+, Cl-, protéines, anthocyanes). Elle peut accumuler des substances toxiques pour se défendre des phytophages (défense)
_La vacuole a également un rôle mécanique: rôle de turgescence, la plante est plus rigide et peut disposer de plus de surface photo réceptrice ; il y a aussi économie de matériel biologique par rapport au volume que la cellule occupe (pour une même quantité de matériel, la cellule végétale est plus grande que la cellule animale en moyenne).
E. Le cytosquelette
_Le hyaloplasme est structuré par le cytosquelette (caractère d’Eucaryote) ; il est responsable de l’architecture de la cellule et des mouvements intracellulaires.
1) Les micro filaments
a) Constitution
_n monomère d’actine G s’associent pour former une molécule d’actine F ; puis deux filaments d’actine F s’associent en hélice pour former le microfilament (7nm de diamètre, X µm de long.
b) Utilisations de l’actine F
_L’actine F: les protéines de gélation établissent des liaisons souples entre les filaments d’actine ; les protéines de réticulation forment un réseau par des ponts entre des filaments distants de 200nm.
_Les micro filaments sont répartis dans tout le cytoplasme et sont à l’origine de la forme de la cellule. La cyclose des chloroplastes est causée par l’actine certaines algues vertes.
2) Les filaments intermédiaire
_Ce sont des protéines fibreuses résistantes et stables faite de kératine. Ils sont situés autour du noyau, dans la lamina nucléaire, et ils distribuent et positionnent des organites.
3) Les microtubules
a) Constitution
_Tubuline (a et b) : une a et b s’associent en dimère de tubuline, qui eux même s’associent en proto filament, puis 13 proto filaments s’associent en microtubule. Les extrémités sont polarisées.
_(cellules animales) Les microtubules sont tous ancrés au même endroit, au centre organisateur (ou centrosome) ; il se compose de deux centrioles orthogonaux (les microtubules rayonnent depuis ces centrioles)
b) Rôle
_Cellule végétale: dans le cytoplasme, ils sont placés en périphérie, ils sont dit corticaux (manchon contre la membrane).
_La colchicine bloque la polymérisation des microtubules (pour une cellule végétale, cela crée des disfonctionnements dans la paroi)
_Autre rôle: mouvement intracellulaire. La kinésine (protéine de 4 polypeptides) a la capacité à se lier par une extrémité à des récepteurs membranaires, et par l’autre à l’extrémité du microtubule (déplacement du - au +)
_Les centrioles sont des structures stables et sont eux même constitué de microtubules (9 triplets de microtubules).
F. Les structure extracellulaire
1) La paroi végétale est constituée de fibres de cellulose dans une matrice amorphe
_La paroi (épaisse, visible au MO) est composé de polysaccharides et forme des fibre de structure cristalline très régulière, noyé dans une matrice amorphe (pas régulière, polysaccharide et protéines : hémicellulose et pectines.
_Il y a une lamelle moyenne (ciment pectique) entre deux parois. Les espaces vides dans les coins/angle sont des méats.
_La paroi est traversée de plasmodes me (20-40 nm de diamètre) permettant la communication entre cytoplasmes, c’est le symplasme.
_La paroi donne sa forme et sa rigidité à la cellule végétale (+de surface photolytique)
_Contrainte: immobilité de l’organisme qui doit aller chercher l’eau et les sels minéraux par ses racines.
III. Principaux caractères différentiels des cellules eucaryotes et des cellules
procaryotes
Escherichia Coli
1) (pas le titre)
_Escherichia Coli: bactérie très étudiée (modèle bactéries). Elle est hébergée dans l’intestin (1 milliard dans 1g d’intestin). C’est un bacille (bâtonnet 2,5µm de long, 1µm de large). Elle possède une paroi bactérienne faîte de pectitoglycanes, sous une membrane externe - une bicouche lipidique ; c’est donc une bactérie Gram -. A l’intérieur de la membrane plasmique, pas d’organite, seulement un nucléoïde bactérien (=1 mol d’ADN circulaire).
_Le cytoplasme est non compartimenté. Le mésosome fixe le nucléoïde (ADN nu) mais ce n’est pas le cas chez toutes les bactéries ; il y a continuité transcription/traduction, d’où une vitesse d’expression très rapide. Il y a une localisation préférentielle de certaines enzymes. Pas de cytosquelette, donc pas de mouvement intracellulaire ni d’endo/exocytose.
_Toutes les bactéries ne sont pas non compartimentées (ex: cyanobactéries possèdent des thylakoïdes).
_Les divisions se font par scissiparité (clonage), alors que c’est par mitose chez les eucaryotes. Il n’y a pas non plus de méiose, de gamètes, de fécondation sexuée, donc moins de brassage.
_La production d’ATP se fait sur la membrane plasmique. C’est pour cela que les procaryotes sont de petite taille (rapport besoin volumique cytoplasmique/production membrane trop faible). Les eucaryotes sont eux pourvu de mitochondries qui elles ont une très grande surface membranaire (invaginations)
_Il y a les Eubactérie (comme E.Coli), qui compose la majeure partie des procaryotes ; les Archéobactéries regroupent les bactéries vivant en condition extrêmes
2) Les animaux pluricellulaire ont un matrice extracellulaire complexe
_Le glycocalyx participe à l’adhésivité intercellulaire. On le remarque en soumettant des cellules à des glycosidases elles perdent leur adhésions et la reconnaissance entre elles. C’est également un tampon entre la membrane plasmique et le milieu extracellulaire ; il atténue les variations brutales, protège la membrane des protéases et contrôle la perméabilité cellulaire.
_Les tissu jointifs possèdent eux aussi un espace inter membranaire (5nm). Il y a présence alors de ciment intercellulaire (Ca2+, protéines).
_La matrice extracellulaire se compose d’un gel : substance fondamentale (glucides et protéoglycanes) ; et de protéines fibreuses : protéines structurales (collagène, élastine) et protéines adhésives (lien protéines structurales et membranaires)
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