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BIOCHIMIE - BIOLOGIE 1 STL La cellule page 1 DH - 08/10/07 LA CELLULE - ULTRASTRUCTURE Introduction Les cellules sont la plus petite unité structurale et fondamentale des organismes vivant. Cela va des êtres unicellulaires comme l’amibe ou la paramécie à des êtres pluricellulaires complexes comme le corps humain qui comprend 50 à 60 millions de cellules. Découvertes à la fin du XVII e siècle à l’aide des premiers microscopes rudimentaires (1665 Robert Hooke puis Leeuwehoek). Il faut attendre 1930 et le microscope électronique pour comprendre la structure intime de certains constituants cellulaires. 1. MÉTHODES D'ÉTUDE DE LA CELLULE 1.1. Microscopie. 1.1.1. Microscopie photonique 1.1.2. Microscopie électronique Microscopie électronique à transmission (MET) L’objet est traversé par le faisceau d’électrons. Microscopie électronique à balayage (MEB) L’objet est balayé par un faisceau d’électrons dont la réflexion est analysée au niveau in- formatique et permet de construire une image en 3D. Microscope photonique Microscope électronique source lumineuse lumière(photons)- lampe électrons - canon à électrons lentilles lentilles en verre « lentilles » champs magnétiques détection visuelle ou film écran ou film grossissement x 1500 x 500 000 et plus résolution au mieux 200 nm 0,2 nm spécimen vivant ou mort mort (à cause du vide) traitement colorations diverses imprégnations métalliques coût abordable très coûteux
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LA CELLULE - ULTRASTRUCTURE
Introduction Les cellules sont la plus petite unité structurale et fondamentale des organismes vivant. Cela va des êtres unicellulaires comme l’amibe ou la paramécie à des êtres pluricellulaires complexes comme le corps humain qui comprend 50 à 60 millions de cellules. Découvertes à la fin du XVIIe siècle à l’aide des premiers microscopes rudimentaires (1665 Robert Hooke puis Leeuwehoek). Il faut attendre 1930 et le microscope électronique pour comprendre la structure intime de certains constituants cellulaires.
1. MÉTHODES D'ÉTUDE DE LA CELLULE
1.1. Microscopie. 1.1.1. Microscopie photonique
1.1.2. Microscopie électronique
Microscopie électronique à transmission (MET) L’objet est traversé par le faisceau d’électrons.
Microscopie électronique à balayage (MEB) L’objet est balayé par un faisceau d’électrons dont la réflexion est analysée au niveau in-formatique et permet de construire une image en 3D.
Microscope photonique Microscope électronique
source lumineuse lumière(photons)- lampe électrons - canon à électrons
lentilles lentilles en verre « lentilles » champs magnétiques
détection visuelle ou film écran ou film
grossissement x 1500 x 500 000 et plus
résolution au mieux 200 nm 0,2 nm
spécimen vivant ou mort mort (à cause du vide)
traitement colorations diverses imprégnations métalliques
coût abordable très coûteux
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1.2. Fractionnement cellulaire Elle utilise des techniques de centrifugation après broyage des cellules pour séparer et concen-trer les constituants de la cellule. (aux ultrasons (sonication) ou broyeur de Potter ou mixer).
• Centrifugation différentielle
Procédé qui sépare les particules (organites, macromolécules) en fonction de leur taille par une succession de centrifugation dans des conditions de vitesse et de temps variables :
• centrifugation sur gradient de densité (zonale)
Procédé qui sépare les particules en fonction de leur densité. On réalise un gradient de densité en saccharose (concentration qui varie continûment de haut en bas), le broyat cellulaire est cen-trifugé longuement à haute vitesse, les organites sédimentent et se stabilisent dans la zone cor-respondant à leur densité.
2. DIFFÉRENTS TYPES CELLULAIRES
2.1. Taille des cellules Déterminée à l’aide d’échelles micrométrique (utilisation d’un micromètre objet gradué en μm et une échelle oculaire graduée en unités arbitraire).
2.1.1. Cellule procaryote
Cellules en général petites : 0,1 à 10 μm. 2.1.2. Cellule eucaryote
Cellules de taille variant de 10 à 100 μm en moyenne.
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COMPARAISON DE LA CELLULE EUCARYOTE ET DE LA CELLULE PROCARYOTE
PROCARYOTE pro = rudimentaire, caryos = noyau
EUCARYOTE eu = normal, caryos = noyau
Taille 0,1 à 10 μm 10 à 100 μm
Organismes Archéobactéries
Eubactéries (les bactéries courantes)
Champignons
Végétaux
Animaux
Organisation Unicellulaires Uni ou pluricellulaires avec différencia-tion cellulaire
Métabolisme Anaérobie ou aérobie Surtout aérobie
Membrane
Membrane cytoplasmique Paroi de composition différente de celle des végétaux (peptido-glycanes ou muco complexes
Pas d’endo / exocytose
Membrane cytoplasmique Absence de paroi (cellule animale) ou présence de paroi pecto-cellulosique (vé-gétaux)
Endo et exocytose
Cytoplasme Ribosomes (70 S), vacuoles
Pas de réseau endomembranaire.
Ribosomes (80 S), mitochondries, organi-tes divers. Réseau endomembranaire : réticulum endoplasmique, vacuoles, …
Noyau 1 seul chromosome Enveloppe nucléaire nucléole(s) amas de chromatine (2 n chromosomes)
S : unité utilisée pour caractériser la vitesse de sédimentation des particules lors d’une centrifugation.
Schéma général de l’ultrastructure d’une cellule animale
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3. LES BIOMEMBRANES
3.1. Observation au microscope électronique
3.2. Modèle de la mosaïque fluide
(d’après biochimie structurale G. Durliat – Ed Arts et Sciences))
1 : protéines intégrées (intrinsèques ou intégrales ou transmembranaires) 2 : protéines périphériques (extrinsèques) 3 : protéines ancrées par un bras lipidique 4 : protéines à ancrage glycosylphosphatidylinositol (GPI)
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3.3. Éléments spécialisés de la membrane plasmique Glycocalyx (matrice extra cellulaire)
C’est la région assez floue, riche en glycolipides et glycoprotéines qui enrobe la cellule, il repré-sente une zone riche en marqueurs spécifiques permettant aux cellules de se reconnaître.
Microvillosités
Minuscules prolongements de la membrane sur la partie apicale de certaines cellules comme l’épithélium intestinal ou les tubules rénaux.
Jonctions membranaires
Jonctions serrées : liaison très étroite qui em-pêche même le passage de liquides dans l’espace inter cellulaire
Desmosomes : jonction d’ancrage,sorte d’attaches mécaniques réparties comme des rivets . Important pour les tissus soumis à de fortes tensions
Jonctions ouvertes : jonction communicante qui permettent le passage d’eau et de petits solutés.
Plasmodesmes : communications à travers la paroi pecto-cellulosique pour les cellules vé-gétales
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4. LE NOYAU
4.1. Nucléoplasme - Nucléoles – Chromatine
4.2. Enveloppe nucléaire
5. LE CYTOPLASME
5.1. Systèmes membranaires internes : Endomembranes 5.1.1. Réticulum endoplasmique
Extension de l’enveloppe nucléaire, en fonction de son apparence au microscope on distingue : � le réticulum endoplasmique granuleux (granaire, rugueux) : REG
bordé sur sa face externe de ribosomes (Cf. ci-dessous)
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� le réticulum endoplasmique lisse : REL
Structure du réticulum endoplasmique
Schéma montrant les diverses formes de cavités délimitées par les membranes du réticulum : lames aplaties, tubes, vésicules. Selon que les membranes du réticulum portent ou non des ribosomes on parle respectivement de réticulum rugueux (ou granulaire) et de réticulum lisse (ou agranulaire).
La portion de réticulum qui forme la frontière entre le hyaloplasme et le nucléoplasme est l’enveloppe nucléaire ; cette enveloppe est discontinue car elle est perforée de pores et l'espace périnucléaire qu'elle délimite est en communication avec d'autres cavités du réticu-lum..
5.1.2. Complexe golgien (appareil de Golgi)
Extension du réticulum endoplasmique.
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5.1.3. Lysosomes et Peroxysomes
5.2. Ribosomes
5.3. Mitochondries
5.4. Cytosquelette Structure fibreuse interne qui maintient la forme de la cellule
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5.5. Centrosome et centriole
5.6. CIls et flagelles
