Upload
others
View
5
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
BIOLOGIE CELLULAIRE
Marie Hélène Cuif-Lordez, Daniel Gautheret
Institut de Génétique et MicrobiologieBatiment 400, Orsay
2007.3
Des livres pour approfondir
• « Biologie Cellulaire ». JC Callen. Dunod, 2005.• « A l’écoute du vivant » C. de Duve. Ed. Odile
Jacob poche.• “Le Monde du vivant”. W. K. Purves, G. H.
Horians et H. C. Heller, Flammarion, collection Médecine-Sciences, 1994
Cours 1
La cellule unité de base du monde vivant
Plan du cours
Historique : la cellule une notion nouvelle « non évidente »La cellule et l ’histoire du vivant
Auto reproduction, individualisation, sélection (le monde à ARN)Histoire de la vie sur terre
Les procaryotes et l’exploration métaboliqueOrganisation cellulaireBactéries et ArchaeGestion de la matière et de l'énergieMitochondrie et chloroplastes
Les eucaryotes et la compartimentationStructure de la celluleCapture d’énergie par mitochondries et chloroplastesEvolution des compartimentsLe noyau
Stratégies et potentialités cellulairesProtistes et cellules géantesMulticellularitéEmbryogenèseLa totipotentialité
La théorie cellulaire
• 1665 Robert Hooke : cellules de liège (± cellules d’un monastère)
• 1676 Antoni Leeuwenhoek : microorganismes unicellulaires
• 1839 Theodor Schwann « tout organisme est constitué de cellules »
• 1859 Rudolf Virchow « toute cellule provient d’une cellule
préexistante »
• 1859-1861 Louis Pasteur convainc la communauté que les cellules
viennent de cellules
Omni cellula e cellula(Virchow)
Les œufs sont les premières cellules à être connues avec le potentiel de produire un organisme entier
Points de repères historiques sur la connaissance des cellules
• Fin 19ème début du 20ème: description des organites cellulaires– Noyau, Compartiments, Golgi, Chromosomes, Centrosome, Fuseau mitotique
…mitose• Les années 1900-1950: l’unité chimique
– Les composants chimiques: Eau, Sucres, Protéines, Lipides, Acides nucléiques, oligo élements…
– L’énergétique: les réserves, le glucose, L’ATP• 2ème moitié du 20ème siècle: l’information génétique
– ADN, ARN, Biologie moléculaire, Le traitement de l’information• Dernier quart du 20ème siècle: les appareils cellulaires
– La dynamique et le cytosquelette, Les vésicules et les organites, La signalisation intra cellulaire, les systèmes de contrôle et de réparation
• Transition 21ème siècle: vers la globalisation et la dynamique– Génomes, Transcriptomes, Protéomes, Interactomes, Complexes
moléculaires, Réseaux– Dynamique moléculaire dans la cellule
2007: la vie artificielle?
Un vision actuelle des modules fonctionnels de la cellule
Que fait la cellule vivante?
• Elle se reproduit.« Le rêve d’une cellule c’est de devenir deux cellules » (F. Jacob)
• Elle fabrique ses constituants à partir de constituants de l’environnement
Chimie cellulaire « à froid » catalyse et énergétique• Elle suit un programme spatio-temporel précis.
Information génétique et organisation dynamique• Elle évolue
Sélection évolutive
Le paradoxe de l’origine de la vie
• L’ADN sert à fabriquer les protéines• Les protéines servent à fabriquer l’ADN
Une hypothèse “le monde à ARN”
potentiel d’information matriciellepotentiel catalytique
Pré Protéine
Pré Acide nucléique (ARN ADN)
L’ARN est aussi un catalyseur potentiel
La membrane en individualisant des molécules d’ARN et leur produit protéique favorise la sélection
des mieux adaptés
L ’histoire du vivant et l ’oxygène
Illustration de « Molecular Biology of the Cell »Albert et al. Garland Publishing Inc.
Vie unicellulairemulticellulaires
Milliards
(Wikipedia)
Les trois grands domaines du vivant
LUCALast Universal Common Ancestor
De vraies cellules: les bactéries
Les Procaryotes et l’exploration métabolique
Soleil+H2O +CO2 --> Sucre +O2
(CH2O)n
O2H20
D’où vient l’énergie ?
A la base de la chaine alimentaire: les organismes photosynthétiques
Photosynthèse et respiration: des processus complémentaires
photosynthèse respiration
CO2+H20 -> O2 + sucres Sucres + O2-> H20+ CO2
H20
O2 CO2
Sucres et autres molécules organiques
PlantesAlgues
Certaines bact.
Tous organismes(presque)
CO2 O2
H20
Énergie des liaisons chimiques (ATP)
Le cycle du carbone
CO2 atmosphèreet eau
PlantesAlgues
Certaines bact.
Sédiments et combustibles fossiles
Humus et matières organiques dissoutes
Animaux
Respirationpar
microorganismes
CombustionAltération
La chaine de transports d’electrons: convertir l’énergie en ATP
Dans tous les organismesl’énergie est capturée par une chaine de transport d’électrons
Se retrouve dans la photosynthèse et la respiration
Les deux organites responsables de la capture de l’énergie
Une machinerie voisine de traitement d’électrons pourla photosynthèse et la respiration
glucidesconstituants cellulaires
CO2
O2
photosynthèse
respiration
Évolution et fusion procaryote eucaryote
Compartimentation de la cellule eucaryote
Illustration de « Molecular Biology of the Cell »Albert et al. Garland Publishing Inc.
Hypothèse sur l ’origine du noyau
Illustration de « Molecular Biology of the Cell »Albert et al. Garland Publishing Inc.
Structure du noyau eucaryote
Illustration de « Molecular Biology of the Cell »Albert et al. Garland Publishing Inc.
Quelques protistes « des cellule géantes »
Illustration de « Molecular Biology of the Cell »Albert et al. Garland Publishing Inc.
10µm
La socialisation cellulaire:Dictyostelium discoideum
Deux « inventions »: l’organisation multi-cellulaire et la différenciation
Caenorhabditis elegansun développement
programmé
L’embryologie résume l’évolution ? Haeckel (1874)
Totipotence végétale
Mise en évidence de la totipotentialité cellulaire chez la sourisExpérience de B. Mintz (1965)
Le potentiel des cellules souches
Embryonnaires: cellules ESPotentiel: 220 types cellulaires de l’organisme
Somatiques (adultes)Déjà en partie spécialiséesPotentiel moindre?