Introduction à la biologie cellulaire

Introduction à la biologie cellulaire<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

I) Introduction<o:p></o:p>

- A partir du microscope → notion d’unicité du vivant.<o:p></o:p>

- Théorie cellulaire<o:p></o:p>

Ø  Schleiden et Schwann : cellule = unité structurale et fonctionnelle de tous les êtres vivants.<o:p></o:p>

Ø  Virchow : toute cellule provient d’une cellule préexistante.<o:p></o:p>

- Découverte de la structure de l’ADN → notion d’hérédité → naissance de la génétique.<o:p></o:p>

- Séquençage de l’ADN → émergence de la génomique, protéomique et transcriptomique.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

II) Compléments à la théorie cellulaire<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

            A) Unité de composition des cellules<o:p></o:p>

- 3 principes fondamentaux qui séparent le vivant de l’inerte :<o:p></o:p>

Ø  Sélectivité : les macromolécules du vivant sont essentiellement composées de C, H, O et N.<o:p></o:p>

Ø  Catalyse biologique : permet les réactions énergétiquement défavorables du métabolisme.<o:p></o:p>

Ø  Réseau d’interaction moléculaire : interaction dynamique entre les macromolécules qui donne de la robustesse au système.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

            B) Cellule œuf<o:p></o:p>

- Un organisme vivant provient d’une cellule œuf = cellule souche → donne tous les tissus de l’organisme.<o:p></o:p>

- Un être humain est constitué d’environ 10¹⁴ cellules et 10¹⁵ bactéries, soit 10 fois plus de bactéries.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

III) Organisation, évolution et programmation d’une cellule eucaryote<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

            A) Organisation des différentes cellules<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

Le RE peut être de deux types :<o:p></o:p>

→ REG = synthèse protéique.<o:p></o:p>

→ REL = synthèse lipidique.
<o:p></o:p>

- Ce qui définit un organite est le fait d’être isolé par des membranes biologiques (2 dans le cas du noyau).<o:p></o:p>

- Système endomembranaire → orientation de la cellule = flux sécrétoire : RE→Golgi→Endosomes + Lysosomes.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

            B) Notion d’évolution<o:p></o:p>

- Apparition d’un 3ème grand groupe : eucaryotes / bactéries / archae bactéries.<o:p></o:p>

- Les archae sont extrêmophiles : hyper thermophiles, hyper halophiles, acidophiles.<o:p></o:p>

                  → Les archae sont des cellules procaryotes plus proches des eucaryotes que des bactéries.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

            C) Hypothèses sur l’origine des cellules (LUCA = Last Universal Commun Ancestor)<o:p></o:p>

- Etapes de l’évolution des macromolécules :<o:p></o:p>

Ø  1ère étape = Monde ARN → les enzymes ne sont pas toutes des protéines (ribozymes).<o:p></o:p>

Ø  Traduction de l’ARN en protéine par les ribozymes → Monde RNP.<o:p></o:p>

Ø  ARN polymérase → transcriptase inverse → Monde ADN (les virus ne possèdent pas d’ADN).<o:p></o:p>

- Apparition des eucaryotes : théorie endosymbiotique<o:p></o:p>

Ø  Cohabitation entre archae et bactérie = endosymbionte → division coordonnée → invasion du génome de l’archae par de l’ADN bactérien → invention du noyau et séparation transcription/traduction.<o:p></o:p>

Ø  Mitochondrie : origine bactérienne, possède son propre génome → hérédité uniquement maternel.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

            D) Division cellulaire<o:p></o:p>

- Ordre des étapes : G1 → S (réplication = synthèse d’ADN) → G2 → M (mitose = production de 2 ȼ filles).<o:p></o:p>

- La transcription se fait pendant l’interphase (G1-S-G2) mais pas pendant la mitose.<o:p></o:p>

- La traduction se fait aussi pendant l’interphase et très très peu pendant la mitose.<o:p></o:p>

- Division du noyau = caryocinèse (pro/méta/ana/télophase) / Division du cytoplasme = cytocinèse.<o:p></o:p>

- Transition G1-S = G0 : point clé dans le contrôle du cycle, carrefour dans le choix des programmes.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

            E) Programmation des cellules<o:p></o:p>

- La cellule intègre des signaux exogènes ou endogènes et exécute des programmes :<o:p></o:p>

Ø  Division, Motilité (= déplacement), Différenciation.<o:p></o:p>

Ø  Arrêt réversible de la division (attente d’un signal) = Quiescence, ou irréversible = Sénescence.<o:p></o:p>

                                   → La sénescence est toujours métaboliquement active ! <o:p></o:p>

Ø  Mort cellulaire → apoptose (programmée) ou nécrose (stress).<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

IV) Notion de cellule souche et d’homéostasie cellulaire<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

            A) Les cellules souches<o:p></o:p>

- Non différenciées, capables de division asymétrique (→ auto-renouvellement), différenciation à la demande.<o:p></o:p>

- Division asymétrique : 1 cellule fille identique (= auto-renouvellement) et 1 cellule fille différenciée.<o:p></o:p>

Ø  CS totipotente → donne tous les tissus et un organisme entier si correctement implantée dans un utérus.<o:p></o:p>

Ø  CS pluripotente → donne tous les tissus mais pas un organisme entier (ex : CSE).<o:p></o:p>

Ø  CS multipotente → donne un large spectre de cellules différenciées (ex : CS hématopoïétiques).<o:p></o:p>

Ø  CS unipotente → donne un seul type cellulaire (ex : cellules de la peau).<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

            B) Cellules Souches Embryonnaires<o:p></o:p>

- Existence de marqueurs de CSE pour suivre leur présence (phosphatase alcaline).<o:p></o:p>

- CSE = CS pluripotentes → division asymétrique, et phase G1 très réduite → division très rapide.<o:p></o:p>

- Donnent des tératomes une fois greffées.<o:p></o:p>

- Avantage : technique spécifique au patient (clonage somatique) → élimine les problèmes de rejet.<o:p></o:p>

- Inconvénient : utilisation interdite car problèmes éthiques (création d’embryon, stabilité de la différenciation...)<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

<o:p> </o:p>

            C) Les IPS<o:p></o:p>

- Mêmes propriétés que les CSE sans avoir à créer d’embryon → CS pluripotentes induites.<o:p></o:p>

- Créées à partir d’un cocktail de facteurs (4 gènes) permettant de reprogrammer les cellules somatiques en CS.<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

            D) Applications médicales = thérapie cellulaire<o:p></o:p>

Greffe de moelle osseuse / culture de CS unipotentes de l’épiderme (grands brulés) / injection de CSM (diabète...)<o:p></o:p>

<o:p> </o:p>

            E) Homéostasie cellulaire<o:p></o:p>

= Capacité d’un organisme à restaurer son état originel suite à une perturbation (physio ou pathologique).<o:p></o:p>