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1
EXPLORATION DE LA CELLULE
2
Du plus grand
3
au plus petit !
4
Taille des cellules
Si une cellule animale avait la taille d'un
immeuble de six logements
1 µm 1/1000 mm 1 nm 1/1000 µm
5
Les méthodes d'étude

• Les microscopies
• Les microscopes photoniques
• Les microscopes électroniques
• Le fractionnement cellulaire

6
Histoire de la microscopie
7
Le premier microscope
Robert Hooke 1665
8
Van Leeuwenhoek(1632-1723)
9
Les microscopes optiques actuels
10
Microscope confocal
11
(No Transcript)
12
Les microscopes électroniques
13
(No Transcript)
14
Zoom sur une épingle
X 50
15
X 1250
16
X 6000
17
X 30 000
18
Les méthodes d'étude

• Les microscopies
• Les microscopes photoniques
• Les microscopes électroniques
• Le fractionnement cellulaire

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(No Transcript)
20
(No Transcript)
21
Généralités

1. Cellules procaryotes et eucaryotes
2. La taille des cellules
3. La compartimentation

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La théorie cellulaire

• Tous les êtres vivants sont faits de cellules (au
  moins une cellule).
• La cellule est l'unité de base du vivant.

• Toute cellule provient d'une autre cellule

Un être humain contient quelque chose comme 10
000 milliards de cellules (1013). Chacune de ces
cellules est un être vivant.
Ces cellules ne sont différenciées qu'en
seulement 200 types (sang, foie, os...). Ces
cellules ont une durée de vie limitée. Notre peau
est entièrement changée en 1 semaine. L'ensemble
de nos globules rouges est, lui, renouvelé en
quatre mois.
23
1. Cellules procaryotes et eucaryotes
Cellules procaryotes

• 1 à 3 µm en général
• pas d'organites présents (sauf ribosomes)
• matériel génétique non enfermé dans un noyau
  délimité

Cellules eucaryotes

• 10 à 100 µm en général (20 µm en moyenne)
• Nombreux organites internes faits de membranes.
• Matériel génétique délimité par une membrane
  noyau

24
Cellules procaryotes 1 à 10 µm
Plus petits procaryotes 0,1 à 1 µm
Cellules eucaryotes 10 à 100 µm
Plus petite cellule humaine spermatozoïde ( 3
µm) Plus grande cellule humaine ovule ( 100 µm)
Les cellules d'une puce sont-elles plus petites
que celles d'une baleine bleue?
25
2. Pourquoi les cellules sont-elles si petites ??
La taille des cellules est limitée par leur
rapport surface / volume

• Si on augmente le diamètre d'une cellule
• La surface augmente au carré
• Le volume augmente au cube

Plus la taille augmente, plus le volume devient
important par rapport à la surface. Le rapport
surface / volume diminue.
26
Un cube de 1 m de côté
Surface 6 x 1 m2 6 m2 Volume 1 m3 Rapport
surface / volume 6
Surface 6 x (5x5) 150 m2 Volume 125
m3 Rapport surface / volume 1,2
27
Un volume de 5x5x5 cubes de 1 m de côté
Surface 6 m2 x 125 750 m2 Volume 125
m3 Rapport surface / volume 6
Les échanges entre la cellule et son milieu se
font par la surface de la membrane
cellulaire. Ces échanges sont proportionnels à la
surface de la cellule.
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3. La compartimentation

• Nécessité absolue de membranes internes, qui
  définissent des compartiments
• Cela permet de réaliser en même temps, dans la
  même cellule, des processus normalement
  incompatibles
• Corrélation entre structure et activité.

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Structure générale d'une cellule animale
30
Structure générale d'une cellule végétale
31
Le cytoplasme
Matière semi-liquide le cytosol Composition
85 d'eau des glucides lipides protéines ARN

Et des ORGANITES intra-cellulaires
32
Le noyau
33
Le noyau
Synthèse des ribosomes (10 000 par minute)
Nucléole
34
Le noyau
Au moment de la division cellulaire, la
chromatine s'organise en chromosomes
35
Le noyau
L'ADN d'une petite bactérie, l'Escherichia coli
2µm de longueur soit 2 millionièmes de mètre
sur 1 µm de large et un poids d'environ 10-12
grammes contient 2 000 gènes simples
d'environ 1 000 bases chacun. Son ADN compte donc
environ 2 000 000 bases. Le gène de la
dystrophine chez l'Homme (gène qui code une
protéine, la dystrophine, dont l'absence provoque
la terrible myopathie de Duchenne) comprend lui 2
300 000 bases.
36
Le noyau
Retour sur nos chromosomes Nos 23 chromosomes
contiennent au total environ 3,5x109 bases.
Prenons, une page "A4" comprenant 3 000
caractères alphabétiques. Il nous faudrait 5 000
livres de 200 pages pour obtenir un nombre égal
de caractères. Une belle petite bibliothèque
!!! Mises bout à bout, les 46 molécules d'ADN
d'une seule cellule auraient une longueur de 1,5
mètre. Cet ensemble est, toutefois, compacté à
l'extrême et tient dans un espace de 10
millionième de mètre de diamètre !!! L'ensemble
de l'ADN contenu dans un être humain mesurerait
donc 40 milliards de kilomètres soit 300 fois la
distance Terre-Soleil Les séquences entre deux
individus sont semblables à 99,9 .
37
Les Ribosomes
38
Le ribosome
39
Les ribosomes
Organite qui assemble les protéines conformément
au code génétique.
Ribosomes libres et liés Les 2 sous-unités
s'associent au moment de la traduction Différences
entre les ribosomes procaryotes et eucaryotes
Streptomycine gt initiation de la
synthèse Erythromycine gt lecture de
l'ARN Tétracycline gt arrivée des acides
aminés Chloramphénicol gt liaisons entre les
acides aminés.
40
Les ribosomes
41
Le réseau des membranes intracellulaires
Membrane nucléaire Réticulum endoplasmique Apparei
l de Golgi Lysosomes Peroxysomes Vacuoles Membrane
plasmique
42
Le réticulum endoplasmique
43
Le réticulum endoplasmique
Reticulum réseau Endoplasmique dans le
cytoplasme
gt tubules et citernes
gt rugueux et lisse
44
Le réticulum endoplasmique lisse
Synthèse des lipides graisses, phospholipides,
hormones stéroïdiennes Métabolisme des
glucides glucose-phosphate gt régulation de la
glycémie Détoxication des médicaments, drogues et
poisons augmentation de la solubilité alcool et
tolérance alcool et médicaments
45
Le réticulum endoplasmique rugueux
46
Le réticulum endoplasmique rugueux

• Synthèse des protéines de sécrétion
• Glycosylation des glycoprotéines
• Vésicules de transition
• Synthèse des membranes intracellulaires
• (naissance de l'ensemble des membranes de la
  cellule)

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Réticulum endoplasmique
48
L'appareil de Golgi
49
L'appareil de Golgi

• Fonctions
• fabrication
• affinage
• entreposage
• triage
• expédition

Face cis entrée des produits Face trans
expédition

• Modification de certaines molécules
  (glycosylation)
• Création de nouvelles molécules
• Triage par apposition d'étiquettes moléculaires.

50
L'appareil de Golgi
51
Les lysosomes
52
Les lysosomes

• Sac membraneux rempli d'enzymes hydrolytiques.
• Uniquement chez les animaux !
• pH acide (5) protection de la cellule
  vis-à-vis d'enzymes potentiellement dangereuses.
• Issus du bourgeonnement de l'appareil de Golgi
• Impliqués dans la phagocytose
• Impliqués dans le recyclage interne
  (autophagie).
• Ex. de la cellule du foie, qui renouvelle 50 de
  ses molécules chaque semaine.

53
Lysosomes
54
Rough ER
Transport vesicle(containing inactivehydrolytic
enzymes)
Plasmamembrane
Golgiapparatus
Engulfmentof particle
Lysosomeengulfingdamagedorganelle
Food
LYSOSOMES
Digestion
Foodvacuole
Figure 4.11B
55
Les lysosomes
Impliqués dans certaines maladies
humaines. Maladies de surcharge absence d'une
enzyme de dégradation. Glycogénose
accumulation de glycogène dans le foie Maladie de
Tay-Sachs absence d'une lipase gt altération
des fonctions cérébrales Thérapie génique ??
56
Les vacuoles
57
Les vacuoles
Animales phagosomes vacuoles contractiles
des protistes d'eau douce

• Végétales TONOPLASTE (très important)
• réservoir de matière organique
• réservoir d'ions potassium ou chlorure
• idem au lysosomes animaux (hydrolyse)
• décharge pour produits toxiques
• pigments, ou produits toxiques pour prédateurs

58
Mouvements membranaires (1)
59
Mouvements membranaires (2)
60
La membrane plasmique
61
La membrane plasmique
62
Les peroxysomes

1. membrane simple
2. produit du peroxyde d'hydrogène H2O2
3. découpage des lipides, détoxication de l'alcool
   dans le foie
4. grand nombre dans les graines en germination
   (lipides gt glucides)

63
Les mitochondries
64
Les mitochondries

• d'une à plusieurs milliers par cellule
• de 1 à 10 mm
• contient de l'ADN (!)
• espace inter-membranaire / matrice
  mitochondriale
• chaîne respiratoire gt production d'ATP

65
Le chloroplaste
66
Le chloroplaste
67
Le chloroplaste

• membre de la famille des "plastes"
• amyloplastes
• chromoplastes
• 2mm sur 5mm
• thylakoïdes empilés en grana
• conversion de l'énergie lumineuse en énergie
  chimique

68
Le cytosquelette
Réseau de fibres qui parcourt tout le
cytoplasme gt ossature de la cellule Mais il lui
permet aussi de changer de forme (échafaudage
qu'on peut déplacer d'un endroit à un autre) Et
pourquoi pas, de se déplacer (cils, flagelles,
pseudopodes, cyclose) gt musculature de la
cellule

• 3 sortes de fibres
• microtubules
• filaments intermédiaires
• microfilaments (filaments d'actine)

69
Le cytosquelette
70
Le cytosquelette
Microtubules Microfilaments Filaments intermédiaires
Tubes Paroi formée des 13 colonnes de tubuline 25nm de diamètre, dont 15 nm de lumière Deux brins d'actine entortillés 7nm de diamètre Diverses protéines fibreuses Superhélice (cable) 8-12nm de diamètre
Mobilité cellulaire (cils et flagelles) Mouvement des chromosomes Mouvements des organites Maintien de la forme Contraction musculaire Cyclose Mobilité cellulaire (pseudopodes) Sillon de division cellulaire Maintien et changement de forme de la cellule Fixation d'organites Maintien de la forme
71
(No Transcript)
72
Le cytosquelette
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Les flagelles
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Cils et flagelles
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La contraction musculaire
76
Les pseudopodes
77
Les pseudopodes
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La surface cellulaire
La paroi cellulaire des cellules végétales paroi
primaire lamelle moyenne (pectines) paroi
secondaire (bois) Le glycocalyx des cellules
animales glycoprotéines, glycolipides identité
des cellules (ABO, ovules) Les jonctions
intercellulaires (plasmodesmes)
79
La paroi de la cellule végétale
80
Quelques exemples de différents types cellulaires
81
(No Transcript)
82
On connaît près de 200 types différents de
cellules dans le corps humain. Chaque type
remplit une fonction précise.
83
(No Transcript)
84
(No Transcript)
85
Feuille d'Élodée (petite plante aquatique)
86
Feuille vue en coupe
87
(No Transcript)
88
(No Transcript)
89
Quest-ce que cest?
90
Neurones
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Free surface of epithelium
Basement Membrane(extracellularmatrix)
Underlyingtissue
Cellnuclei
A. SIMPLE SQUAMOUS EPITHELIUM(lining the air
sacs of the lung)
D. STRATIFIED SQUAMOUS EPITHELIUM(lining the
esophagus)
B. SIMPLE CUBOIDAL EPITHELIUM(forming a tube in
the kidney)
C. SIMPLE COLUMNAR EPITHELIUM(lining the
intestine)
Figure 20.4
92
Les 6 types de tissus conjonctifs
Cellnucleus
Cell
Collagenfiber
Collagenfibers
Otherfibers
D. FIBROUS CONNECTIVE TISSUE(forming a ligament)
A. LOOSE CONNECTIVE TISSUE(under the skin)
Fatdroplets
Cells
Cellnucleus
Matrix
E. CARTILAGE(at the end of a bone)
B. ADIPOSE TISSUE
White bloodcells
Centralcanal
Matrix
Red bloodcells
Cells
Plasma
Figure 20.5
F. BONE
C. BLOOD
93
Unit ofmusclecontraction
Nucleus
Musclefiber
Musclefiber
Junction betweentwo cells
Nucleus
Muscle fiber
Nucleus
B. CARDIAC MUSCLE
A. SKELETAL MUSCLE
C. SMOOTH MUSCLE
Figure 20.6
94
FIN