1/76 LA CELLULE I- GENERALITES Organisation cellulaire des êtres vivants 1- Historique

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LA CELLULEI- GENERALITES

Organisation cellulaire des êtres vivants

1- Historique

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2- Unité fonctionnelle

Toutes les fonctions vitales d’un organisme ont lieu dans la cellule.

L’être vivant pluricellulaire n’est pas un simple assemblage de cellules mais le résultat de l’activité coordonnée de toutes les cellules qui le composent.

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3- Unité d’origine

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3- Unité d’origine

Blastocyte: embryon de 4 à 6 jours contenant des cellules souches.

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3- Unité d’origine

Cellules souches : cellules capables de se différencier pour donner tous les types cellulaires présents dans un organisme.

Les cellules souches embryonnaires sont totipotentes (capable de se différencier en n’importe quel type de cellule composant l’organisme).

Les cellules souches adultes sont multipotentes (au cours de leur développement, leurs possibilités de différenciation diminuent).

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3- Unité d’origine

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4- Cytologie : définition

L’étude des cellules est la cytologie qui apprécie leur forme, leur composition chimique, leur fonctionnement.

5- Différenciation cellulaire

Chez les êtres unicellulaires, toutes les fonctions vitales sont réunies dans la même cellule qui est dite indifférenciée. A l’inverse, chez les êtres pluricellulaires, chaque fonction est dévolue à un groupe de cellules spécialisées, regroupées au sein d’un même tissu et dites différenciées (ex: cellules hépatiques, sanguines, nerveuses, etc...).

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II- MORPHOLOGIE CELLULAIRE

1- Moyens d’étude:

• microscope optique• microscope électronique

Cellules:

• vivantes• fixées

9/76• micromanipulateurs

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2-Taille des cellules

Une cellule mesure en règle générale de 5 à 50 microns (µ). Par exemple, le diamètre du globule rouge est de 7 µ.

11/763- Forme et structure

Les cellules sont de forme variable, cubique, cylindrique, ovoïde, en forme de disque biconcave comme dans le cas du globule rouge.

Toutes les cellules comprennent un corps cellulaire contenant le cytoplasme dans lequel se trouve le noyau.

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III- CYTOPLASME

Le cytoplasme est composé de hyaloplasme renfermant des inclusions cytoplasmiques. Il est limité par la membrane cellulaire qui isole la cellule du milieu extérieur.

1- Le hyaloplasme

C’est une substance visqueuse, transparente, homogène

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2- La membrane cellulaire

1- Elle présente des pores qui mettent la cellule en communication avec l’extérieur

14/762- La membrane cellulaire

1- Elle présente des pores qui mettent la cellule en communication avec l’extérieur

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• les protéines transmembranaires assurent des transports actifs dans les deux sens (système de la pompe à sodium )

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• récepteurs spécifiques pour diverses substances hormonales ou chimiques ou permettant la fixation et la pénétration de certains virus.

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3- L’appareil mitochondrial – Les mitochondries

L’appareil mitochondrial est constitué de mitochondries soit isolées, soit groupées en filaments. Les mitochondries sont limitées par une double membrane, la membrane interne formant des crêtes mitochondriales vers l’intérieur.

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Les mitochondries sont les centrales énergétiques de la cellule. Elles produisent l’énergie sous forme d’ATP en dégradant le glucose en présence d’oxygène. Le cyanure agit en bloquant cette production d’énergie.

Les mitochondries contiennent de l’ADN qui a la particularité d’être uniquement d’origine maternelle

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21/764- L’appareil de Golgi

5 à 10 sacs en forme de disque• synthèse de sucres• stockage et de concentration de diverses substances• transport en dehors de la cellule

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23/765- Les lysosomes

Les lysosomes sont des granulations remplies d’enzymes assurant la dégradation des substances que la cellule a captées. Pour éviter de digérer leur propre membrane, les lysosomes disposent d’un revêtement interne les protégeant de l’action de leurs propres enzymes.

24/766- Le réticulum endoplasmique

C’est un réseau de cavités de forme tubulaire qui assure le stockage et le transport de diverses substances à l’intérieur de la cellule.

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7- Les ribosomes

Les ribosomes sont composés d’ARN et de protéines. Ils se composent de deux sous-unités. Ils interviennent dans la synthèse des protéines en traduisant l’information génétique recopiée à partir de l’ADN et contenue dans l’ARN messager. Ils sont le plus souvent groupés à la surface des canalicules du réticulum endoplasmique.

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8- L’ergastoplasme

En période d’activité sécrétoire intense de la cellule, le réticulum endoplasmique se développe et les ribosomes deviennent très nombreux. L’ensemble de ces deux formations prend le nom d’ergastoplasme.

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9- Le centre cellulaire ou centrosome

Il est formé de quatre centioles groupés en deux paires. Les centrioles, de forme cylindrique sont formés de microtubules. Le centrosome intervient lors de la division cellulaire.

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10- Les vacuoles

Ces cavités contiennent des substances de réserve ou des déchets.

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10- Les vacuoles

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IV- LE NOYAU

Il est de forme sphérique, ovoïde, parfois polylobée comme dans les polynucléaires du sang.

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Il est limité par une membrane nucléaire présentant des pores qui permettent les échanges avec le cytoplasme. Il contient une substance visqueuse, le suc nucléaire, contenant les nucléoles et de l’ADN.

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Les nucléoles, petites sphères très colorables, sont constituées d’acide ribonucléique (ARN).

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L’ADN se présente dans le noyau cellulaire sous deux formes différentes:

1- lorsque la cellule est au repos, le noyau cellulaire contient des blocs très colorés, la chromatine.

Son étude en microscopie électronique montre qu’elle est formée de fibres chromatiniennes qui sont constituées d’ADN dont la double hélice est entourée d’un manchon de protéines.

Ces fibres sont enroulées en spirale formant un filament qui est à son tour torsadé sur lui-même.

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2- lorsque la cellule va se diviser, les fibres chromatiennes se transforment en chromosomes dont le nombre et l’aspect sont constants pour une même espèce.

36/76L’ADN possède schématiquement deux grandes

propriétés :

il est capable de se répliquer pour permettre la reproduction des cellules

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• il commande la synthèse des protéines, constituants essentiels des êtres vivants.

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V- LES CONSTITUANTS DE LA CELLULE

Différents éléments simples se combinent entre eux pour former des molécules complexes que l’on peut classer en deux grands groupes :

Les substances minérales : eau, potassium, sodium, calcium, magnésium,fer, zinc, phosphore, soufre,chlore, iode, fluor.

L’eau représente 65 à 70% du poids total du corps humain chez l’adulte.

Eau liée Eau libre

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LES ELEMENT CHIMIQUES ESSENTIELS

7 ELEMENTS MINERAUX

Calcium Ca

Phosphore P

Potassium K

Soufre S

Sodium Na

Chlore Cl

Magnésium Mg

41/7613 ELEMENTS TRACES : moins de 0,01% de tous les atomes, encore appelés OLOGO-EMEMENTS

Fer Fe

Iode I

Cuivre Cu

Zinc Zn

Manganèse Mn

Cobalt Co

Chrome Cr

Sélénium Se

Molybdène Mo

Fluor F

Etain Sn

Silicium Si

Vanadium V

42/76Les substances organiques composées uniquement de carbone, d’hydrogène, d’oxygène, d’azote.

Trois catégories :

protides. Les plus simples sont les acides aminés. La combinaison de plusieurs acides aminés forme les polypeptides. Enfin la combinaison des polypeptides forme les protéines.

lipides. Ils sont contenus dans des inclusions lipidiques ou encore liés au protéines pour donner des lipoprotéines. Ils entrent dans la constitution des membranes.

glucides ou sucres

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VI- LE FONCTIONNEMENT DE LA CELLULE

Les fonctions vitales de la cellule sont les suivantes :

1- Nutrition et métabolisme

La cellule puise dans le milieu extérieur les éléments nécessaires à son fonctionnement. Cette absorption peut être soit passive à travers la membrane (diffusion), soit active à l’aide des protéines de transport. L’absorption par la cellule de particules volumineuses se fait parfois par d’autres processus : la phagocytose la pinocytose

44/76 la phagocytose comme dans le cas des polynucléaires la cellule émet des pseudopodes qui entourent puis incluent la particule dans le cytoplasme

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la pinocytose la membrane s’invagine entraînant les particules dans un canal qui se referme ensuite

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Les matériaux ingérés sont utilisés par la cellule pour produire sa propre matière vivante ce qui porte le nom d’anabolisme ou pour produire de l’énergie.

La dégradation par la cellule des aliments ou de ses constituants usés porte le nom de catabolisme.

L’ensemble des réactions dont la cellule est le siège constitue le métabolisme cellulaire (anabolisme + catabolisme = métabolisme).

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2- Respiration cellulaire

Les mitochondries, grâce à des phénomènes d’oxydo-réduction, dégradent le glucose en présence d’oxygène avec production d’énergie et de gaz carbonique.

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3- Reproduction cellulaire

Les êtres unicellulaires se multiplient par division directe, c’est l’amitose.

Les êtres pluricellulaires se multiplient par division cellulaire indirecte ou mitose

La mitose comporte plusieurs phases :

1- l ’interphase

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2- la prophase:

• les chromosomes commencent à apparaître• la membrane nucléaire disparaît• le fuseau achromatique formé de petits tubules apparaît

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3- la métaphase

Les chromosomes s’unissent aux petits tubules du fuseau et se disposent sur l’équateur de ce fuseau.

51/764. L ’anaphase

• division longitudinale de tous les chromosomes en deux moitié rigoureusement identiques• migration de chaque moitié le long du fuseau vers l’un des pôles de la cellule

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5- la télophase

Les nouveaux chromosomes sont entourés par une membrane nucléaire

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Les deux cellules filles se séparent

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Il existe un autre mode de division particulier, réservé uniquement aux cellules sexuelles ou gamètes (ovule chez la femme, spermatozoïde chez l’homme), c’est la méiose.

4- La mort cellulaire

Elle peut survenir brutalement ou lentement, précédée par une période d’agonie. On peut observer l’agonie puis la mort des organites intra-cellulaires: dégénerescence• hyaline• graisseuse• amyloïde• muqueuse• colloïde

Après la mort, survient la période de nécrose.

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• hyaline• graisseuse• amyloïde• muqueuse• colloïde

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• hyaline• graisseuse• amyloïde• muqueuse• colloïde

57/76V- LES PRINCIPAUX TISSUS

1- Définitions

Un ensemble de cellules différenciées concourant à une même fonction constitue un tissu.

L’étude des tissus est l’histologie. Il existe quatre grandes variétés de tissus:• épithéliaux• conjonctifs• musculaires• nerveux

Autres définitions:• organes • appareils

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2- Les quatre variétés de tissus

2-1- Les épithéliums

On distingue les épithéliums de revêtement et les épithéliums glandulaires.

Les épithéliums de revêtement sont constitués d’une seule couche de cellules (épithéliums simples) ou de plusieurs couches (épithéliums stratifiés) reposant sur une membrane basale. La forme des cellules qui les composent permet de distinguer les épithéliums cylindriques, cubiques, pavimenteux.

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Epithéliums simples

cylindrique cubique

pavimenteux

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Epithélium cylindrique simple

Epithélium intestinal

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Epithéliums simples

pavimenteux

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Cubique simple

Paviment.simple

Cubique simple

Paviment.simple

Coupe histologique de rein

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Epithéliums stratifiés

Epithélium pavimenteux stratifié kératiniséEx: peau

Epithélium pavimenteux stratifié non kératiniséEx: muqueuse

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Epithéliums stratifiés

Epithélium pavimenteux stratifié non kératiniséEx: muqueuse

Vagin

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Epithélium pavimenteux stratifié kératiniséEx: peau

Epiderme

Couche cornée

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Les cellules qui composent les épithéliums glandulaires élaborent des substances particulières et les excrètent

• les glandes qui peuvent excréter leurs produits de sécrétion dans le sang sont dites endocrines

• les glandes qui déversent leurs sécrétions à l’extérieur ou dans un organe creux (estomac, intestin) sont les glandes exocrines

68/762-2- Le tissu conjonctif

C’est un tissu de remplissage qui comble les vides entre les organes. Il est constitué par :

1. des cellules conjonctives: fibroblastes et fibrocytes, qui sont fixes

2. des cellules mobiles, les histiocytes qui ont des capacités de phagocytose

3. des fibres de collagène, épaisses et résistantes, qui comblent les espaces entre les cellules

4. des fibres élastiques plus fines

5. des fibrilles de réticuline

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Le tissu conjonctif peut subir des transformations et donner:

• le tissu adipeux (surchage en graisse de ses cellules)

• le tissu osseux ou cartilagineux (calcification de sa substance interstitielle)

• le sang et les cellules hématopoïétiques

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2-3- Le tissu musculaire

Le tissu musculaire possède une propriété physiologique, la contractilité, assurée par les cellules musculaires ou myocytes.

Ces cellules sont caractérisées par la présence dans leur cytoplasme de nombreuses myofibrilles composées de myofilaments groupés parallèlement selon le grand axe de la cellule.

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Il existe trois types de tissu musculaire composés de cellules musculaires ou myocytes :

• le tissu musculaire strié, qui est généralement associé au squelette, et est composé de cellules (rhabdomyocytes) qui présentent une striation transversale. Il est à contraction volontaire

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• le tissu musculaire lisse, formé de léiomyocytes, est localisé dans la paroi des viscères (estomac, intestins) et des vaisseaux. La contraction des muscles lisses, sous la dépendance du système nerveux végétatif, est involontaire.

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• le tissu musculaire cardiaque est composé de cardiomyocytes. Il est très semblable au tissu musculaire strié et on ne le trouve chez l'homme qu'au niveau du myocarde.

Il se caractérise par son aptitude à se contracter rythmiquement et harmonieusement de façon spontanée.

Il est innervé par le système nerveux végétatif : le rythme des battements cardiaques est déterminé par l'activité du noeud sino-auriculaire mais peut être modifié par les influx sympathiques et parasympathiques

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2- 4- Le tissu nerveux

Le tissu nerveux comprend essentiellement 4 catégories cellulaires :

1- les neurones : leur corps cellulaire est localisé dans le système nerveux central (SNC) à l’exception de deux types de neurones :

1A) les neurones végétatifs ; le corps cellulaire de ces neurones est localisé dans les ganglions végétatifs situés à proximité ou au sein même des tissus cibles

1B) les neurones sensitifs ; le corps cellulaire de ces neurones est localisé dans les ganglions spinaux, situés le long de la moelle épinière, à l'extérieur du canal rachidien.

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les cellules de la névroglie: le terme névroglie recouvre un ensemble de types cellulaires qui assure, notamment, le soutien architectural, trophique et nutritif des neurones.

les macrophages: le système nerveux central accueille une population de macrophages résidents qui proviennent du tissu hématopoïétique. On trouve également des macrophages au niveau du système nerveux périphérique, dans le tissu conjonctif qui est associé aux nerfs périphériques.

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4- les cellules souches neurales: depuis une dizaine d’années la notion du non renouvellement du tissu nerveux à été remise en cause. On sait en effet qu’un faible contingent de cellules souches est présente au niveau du SNC et participe non seulement au développement, mais également au renouvellement permanent du tissu nerveux et, le cas échéant, à sa régénérescence.

FIN