membrane plasmique

UE 2
Stage de pré-rentrée 2015
Diaporama réalisé par
votre équipe de TQ 2015
Sommaire
1- Généralités, Méthodes d’études
2- Membrane, Perméabilité membranaire
3- Système endomembranaire
4- Epithéliums, Tissus conjonctifs
5- Sang, Cartilage, Os, Tissu musculaire,
Tissu nerveux
6- Mitochondrie, Peroxysomes, Matrice
extra cellulaire
7- Cytosquelette, jonctions et Adhérence
8- Noyau, Mitose, Méiose
Séance 1
Généralités sur la cellule
Méthodes d’études
Stage de Pré-Rentrée 2015
Généralités sur la cellule
Diaporama réalisé par Bertrand Coquet (ATP)
Définition (1)
Définition de la cellule :
 La cellule est une unité fondamentale, structurale et fonctionnelle des organismes vivants.
 On compte entre autre deux types cellulaires :
• Les cellules procaryotes : l’ADN baigne dans le cytoplasme
(Ex : les bactéries )
• Les cellules eucaryotes : elles possèdent un noyau, par conséquent le matériel génétique est
délimité par une structure membranaire.
(Ex : les cellules des animaux, des plates)
 Un tissu est un ensemble de cellules orientées vers une même fonction.
 Un organe est un ensemble de tissu
Définition (2)
Les différents éléments constitutifs de la cellule.
Les objectifs de la séance :
• Aborder une vue d’ensemble de la cellule avec une introduction générale à la biologie
cellulaire.
• Situer la cellule dans le contexte d’un tissu avec une introduction générale à l’histologie.
La membrane plasmique (1)
Définition de la membrane plasmique :
• La cellule est entourée par une membrane plasmique ou membrane cellulaire
délimitant ainsi un espace intérieur et un espace extérieur.
• La membrane plasmique ou cellulaire est composée de phospholipides, de
protéines et de molécules de cholestérol.
• Les phospholipides sont amphiphiles, il possède un pôle hydrophobe interne
et un pôle hydrophile externe.
La membrane plasmique (2)
La membrane plasmique a plusieurs fonctions :
• Protection de la cellule du milieu extérieur
• Échanges entre la cellule et le milieu extérieur
soit par diffusion passive soit par transport actif.
La membrane plasmique (3)
Le transport membranaire :
• Par endo et exocytose
• Par l’intermédiaire de pores : les transporteurs, les pompes, les
canaux.
Le cytoplasme
Définition du cytoplasme :
• Le cytoplasme désigne le contenu d'une cellule vivante.
• Plus exactement, il s'agit de la totalité du matériel cellulaire délimité par la membrane
plasmique, à l’exception du noyau.
• Le milieu intracellulaire se compose d'un liquide appelé hyaloplasme ou cytosol, dans lequel
baigne des organites.
• Dans le cytosol a lieu tous le transport de vésicules et la synthèse des protéines.
Les organites cellulaires
On en compte 2 types :
• Des éléments non limités par une membrane : le cytosquelette, le centrosome et les
ribosomes.
• Des éléments limités par une membrane : le système endomembranaire constitué du
réticulum endoplasmique, de l’appareil de Golgi, des endosomes et des lysosomes. On
trouve aussi dans la cellule la mitochondrie et le péroxysome ( c’est 2 derniers ne font pas
parti du système endomembranaire).
Le cytosquelette (1)
Définition du cytosquelette :
• Ce réseau fibreux, de nature protéique, constitue à la fois un
squelette et une musculature pour les cellules.
• Il sert à maintenir la forme de la cellule et il intervient également
dans les mouvements internes, les déplacements, ainsi qu'au
cours de la division cellulaire.
Des filaments d'actine sont
montrés dans le rouge,
microtubules en vert, et les noyaux
sont dans le bleu.
Le cytosquelette (2)
Il existe trois types de filaments différents :
• Les microtubules, de tubuline, autoroutes cellulaires avec un
rôle décisif dans le transport vésiculaire.
• Les microfilaments, d’actine, jouant un rôle important pour
l’architecture cellulaire constituant le squelette sous cortical.
• Les filaments intermédiaires, avec un rôle clé pour les jonctions
intercellulaires.
Le cytosquelette (3)
Le centrosome
• C’est le centre de départ des microtubules.
• Le centrosome est constitué de deux centrioles.
• Ce sont des éléments tubulaires intervenant
dans la division cellulaire.
Les ribosomes
Définition des ribosomes :
•Ce sont des sphères qui peuvent être libres ou associées au RE.
•Leur rôle est de synthétiser les protéique, dans le cytoplasme, à partir
d'ARN (traduction).
•Il y a des ribosomes procaryotes
et d’autres eucaryotes.
Le réticulum endoplasmique (1)
Définition du RE :
• Les réticulums endoplasmiques (RE) sont des organites avec une
membrane et ressemblent à un amas de replis formant des cavités
appelées « citernes ».
• Ils sont en continuité avec la membrane du noyau.
Le réticulum endoplasmique (2)
On en décrit de 2 types :
• Le réticulum endoplasmique granuleux(REG) ou réticulum endoplasmique rugueux
(RER) a sa surface recouverte de ribosomes qui assemblent les acides aminés en
protéines suivant l'information venue du noyau.
• Le réticulum endoplasmique lisse (REL) ne porte pas de ribosomes. Il intervient dans
la synthèse de lipides (phospholipides, acides gras...), détoxification des cellules
(transformation de molécules toxiques en molécules atoxiques) et le stockage du
calcium.
L’appareil de Golgi
Définition de l’appareil de Golgi :
Il est formé de sacs aplatis les uns sur les autres. Son rôle est de stocker les protéines
issues du réticulum endoplasmique rugueux, d'achever leur maturation et de les
sécréter. Il participe au processus de sécrétion. Les protéines à sécréter sont
concentrées dans des vésicules issues des extrémités de l'appareil de Golgi. Ces
vésicules sont déversées dans le milieu extracellulaire par exocytose.
Les lysosomes
Définition des lysosomes :
• Ce sont des vésicules contenant des enzymes hydrolytiques qui proviennent
du RE ou de l'appareil de Golgi.
• Ces enzymes servent à digérer les macromolécules inutilisables telles que
les organites détruits ou abimés, les substances toxiques... Il a pour rôle « la
digestion cellulaire ».
La mitochondrie
Définition de la mitochondrie :
• La mitochondrie possèdent deux membranes.
• Les replis de sa membrane interne sont appelés crêtes. C’est à ce
niveau qu’à lieu la synthèse de l’ATP par l’ATP synthèse. C’est un
processus en aérobie appelé respiration cellulaire.
Le noyau
Définition du noyau :
• Limité par l'enveloppe nucléaire et contient :
- la chromatine qui est constituée d'ADN (support génétique de la
cellule) et de protéines (les histones).
-nucléole, lieu de production des ribosomes.
•
Le noyau a un diamètre variant de 10 à 20 µm
(c’est le plus gros des organites). Il est entouré par
une
double
membrane
appelée
membrane
nucléaire. Cette membrane nucléaire contient des
pores
permettant
les
échanges
cytoplasmiques dans les 2 sens
nucléo-
Stage de Pré-Rentrée 2015
Généralités sur la cellule
Diaporama réalisé par Armelle OTINIANO (TSN)
Introduction à l’UE 2
L’organisme peut être étudié au travers de 2 dimensions étroitement liées:
La structure (étude de la morphologie)
• La cytologie pour la cellule elle-même
• L’histologie pour les tissus que composent les cellules
(anatomie microscopique)
La fonction (étude des mécanismes)
• La biologie cellulaire qui allie structure et fonction
pour étudier la cellule
L’apparition de la vie (1)
Expérience de Miller et Urey :
L’objectif était de simuler en laboratoire des conditions terrestres datant de
quelques milliards d’années pour tenter de comprendre d’où vient la vie :
• Atmosphère dépourvue en oxygène
• Décharge électrique simulant les éclairs
Les résultats sont l’obtention de composés organiques soient
les premières briques du vivant avec l’apparition future de
l’ARN (puis de l’ADN)
• Acides aminés
• Sucres
• Bases puriques et pyrimidiques
L’ARN est donc à la base de la vie
L’apparition de la vie (2)
Les constituants biochimiques cellulaires :
•
Eau 75%
Glucose
• Substances minérales (ions: sodium, potassium, calcium…) 1%
•
Substances organiques (« les briques ») 24%
Les glucides réserve énergétique, création des bases…
Les lipides (dont phospholipides) constitution des membranes,
Ac. Arechidonique
réserve, communication cellulaire…
Les acides aminés constitution des protéines (structure,
enzyme…)
Les nucléotides constitution des acides nucléiques
(ADN/ARN)…
Adénosine
L’apparition de la vie (3)
La théorie cellulaire:
 La cellule représente l’unité structurale et fonctionnelle commune à l’organisation
de tous les êtres vivants.
 Toute cellule provient de la division d’une autre cellule.
Eléments liés:
 La cellule est capable de se diviser pour renouveler les tissus. C’est le rôle notamment
des cellules souches.
 Toutes les cellules d’un individu possédent un génome identique mais dont
l’expression est déférente d’une cellule à l’autre, selon leur différenciation propre.
L’apparition de la vie (4)
Variétés cellulaires:
•
Les eucaryotes :
- Un noyau contenant leur ADN
•
Les procaryotes (bactérie)
- dépourvus de noyau
- souvent pas de compartiment membranaire
- unicellulaires
- se divisent par scissiparité
• Les virus
-Dépendent d’un hôte (parasite)
-Pas de reproduction isolée
La cellule (1)
La cellule eucaryote :
 La cellule est une unité fondamentale, structurale et fonctionnelle des animaux et des végétaux.
 Un tissu est un ensemble de cellules orientées vers une même fonction.
 Un organe est un ensemble de tissu
Vocabulaire de la cellule:
• Syncitium: fusion de cellules (muscle: FMSS) entrainant une cellule à plusieurs noyaux
•
Plasmode: division du noyau sans séparation en cellules filles entrainant une cellule à
plusieurs noyaux (ostéoclastes)
•
Cellule germinale : ovocyte ou spermatozoïde (elles sont haploïdes)
•
Cellule somatique : la grande majorité des cellules de l’oganisme (toujours diploïdes)
La cellule (2)
Dans une cellule il y a :
La membrane plasmique qui sépare la cellule du milieu extérieur : la matrice extracellulaire. Elle
reste surtout une zone d’échange.
Le noyau renferme l’ADN fragmenté en 46 chromosomes chez l’Homme (sauf les globules
rouges). La chromatine est l’association du matériel génétique et de protéines (histones…).
Le système endomembranaire comprend tous les compartiments limités par une membrane (RE,
golgi, membrane nucléaire, lysosome, vésicules) sauf la mitochondrie et le peroxysome.
La mitochondrie est un organite semi-autonome a double membrane et possède un génome
(origine endosymbiotique).
La cellule (3)
• Réticulum endoplasmique
Organites baignant
- maturation protéique
dans le cytoplasme:
-synthèse des phospholipides
-stockage de calcium
• Golgi
- maturation protéique et exportation
- carrefour de flux membranaires
• Lysosome
-nutrition cellulaire
-défense de la cellule (ex: les phogolysosomes)
• Ribosome
-traduction des protéines
• Mitochondrie
- phosphorylation oxydative (ATP)
- régule la mort cellulaire
- participe à des voies métaboliques (ex: lipidique par la β-oxydation)
• Peroxysome
- détoxification
La cellule (4)
La cellule (5)
Cellule eucaryote
Protoplasme
Noyau
Cytosol =
hyaloplasme*
Organites
membranaires
Espace
optiquement vide
Système endomembranaire,
peroxysomes et mitochondries
Membrane plasmique
*Hyaloplasme: cytoplasme
sans le morphoplasme
Cytoplasme
Organites
granulaires
Morphoplasme (éléments visiblement en MO
Cytosquelette
Paraplasme
Micro filaments d’actine,
filaments intermédiaires
et microtubules
d’élaboration ou
d’accumulation de la
cellule (métabolites
Stage de Pré-Rentrée 2015
Méthodes d’études
Diaporama réalisé par Armelle OTINIANO (TSN)
Le MO (1)
Notions théoriques:
o L’indice de réfraction n est le rapport des vitesses de la lumière dans le
vide (c) et dans le milieu (v).
o Un dioptre est l’interface entre deux milieux translucides d’indices de
réfraction différents.
o Une lentille est un système optique centré, formé de l’association
de 2 dioptres dont l’un au moins est sphérique
Le MO (2)
Définition d’un microscope:
Un microscope est un système optique grossissant composé de deux lentilles convergentes
(objectif et oculaire)
Il est caractérisé par:
-Son grossissement (ou puissance) : produit de l’objectif et oculaire (« zoom »).
-Son pouvoir de résolution: distance minimale qui doit séparer deux points pour être
discernés (« netteté ») au travers d’un système optique (propriété de l’instrument). Il dépend de
la longueur d’onde λ du rayonnement utilisé.
La résolution dépend donc de la longueur d’onde et des conditions d’observation.
Le MO (3)
3 modes de fonctionnement :
• Transmission : Les photons traversent l’objet d’étude.
- Absorption: contraste réalisé par une différence d’absorption des photons ou électrons
en chaque point de la préparation qui atténue plus ou moins les photons/électrons transmis à
l’objectif.
-Contraste de phase: repose sur une modification de phase lorsqu’une onde lumineuse
traverse un objet (rayons lumineux diffractés). Le contraste repose sur une différence de phase
(générée en fonction de l’indice de réfraction du milieu et le relief) entre les ondes. Nécessite un
relief pour les objets biologiques (indices proches).
•
Réflexion : L’objectif ne capte que les rayons de photons réfléchis par la préparation ou
électrons secondaires arrachés par les électrons incidents, et on obtient une image de surface.
• Réémission : La microscopie à fluorescence est possible lorsque les photons illuminant la
préparation sont captés par des molécules instables qui les réémettent avec une longueur
d’onde différente appartenant au visible donc décelable. Ne s’emploie qu’en microscopie
optique
Le MO (4)
•
Conditions pour une observation en microscopie photonique:
Transparent à la lumière ou très mince (suspension de cellules)
Coupe 5-10 µm
Immobiliser le plus proche du vivant
Inactiver les enzymes
• Préparation de l’objet à observer
Coupe de tissus
Fixation : objet plongé dans une solution de fixateur (cellule tuée
proche du vivant, enzymes inactivées) par des aldéhydes
Déshydratation: bain d’alcool croissant
Inclusion: objet plongé dans la paraffine liquide puis durci
Coupe: série de coupe reliées au microtome
Réhydratation: bain d’alcool décroissant
Coloration
Signalétique = topographique (colore des compartiments souvent par affinité
physico-chimique, ex: Hématoxyline (base) – Eosine (acide) )
Cytochimique, histochimique (colore des substances chimiques spécifiques)
• Observation: sec ou immersion
Le MO (6)
Le MO (7)
Coupe à congélation
L’échantillon est congelé par du CO2 liquide puis coupé en
tranche (>15µm).
Les enzymes restent actives, ce n’est pas une fixation.
-Extemporanée: dans le cadre d’un diagnostic rapide
-Enzymologie: localisation d’enzymes
Frottis
Examen d’une goutte de liquide biologique contenant des cellules
en suspension étalé sur une lame formant une couche
unicellulaire.
Cellules vivantes
Observables dans une boite de culture par microscopie Inversée
(X40) en évitant tout élément toxique. Utilisation de colorants
vitaux non toxiques (Vert Janus B, bleu de Trypan) pour la
transmission par absorption. Toutes les techniques sont
applicables en inversé.
Le MO (8)
Techniques utilisées en microscopie photonique :
•
Stéréo microscope (X80) : Permet de voir la surface des objets
•
Microscope fond clair (X1250) : Technique histologique usuelle
Absorption de la lumière visible
•
Microscope à contraste de phase : Met en évidence les reliefs
Variation d’épaisseur et d’index de réfraction
•
Microscopie à fluorescence : Localiser spécifiquement un élément par marquage avec un
fluorochrome (=molécule fluorescente). Le rayon incident avec λ<400nm.
Plusieurs manières de résoudre le problème de la fluorescence des plans contigus au plan focal
altérant la netteté de la zone observée: - Déconvolution: par informatique (fonction mathématique)
- Confocal
Le MO (9)
Cellules vus selon différant microscopes :
Le MO (10)
!
Relief!
Techniques
microscopiques
(Coupe de tissu =
pas de relief)
Transmission
Réflexion
Réémission
!
Absorption
Contraste de phase
!
Fond clair
Microscope à
transmission (ME)
Microscope à
contraste de phase
Microscope à
contraste interférentiel
différentiel (CID/effet
2
Nomarski)
Loupe binoculaire =
stéréo microscope =
microscope chirurgical
Microscope à balayage
(ME)
Microscopie à
fluorescence +
confocal ou
déconvolution
Microscopie
multiphotonique (/bi)
Le ME (1)
Le Microscope électronique :
La longueur d’onde associée aux électrons (produits par un canon) étant plus faible que celle
associée aux photons, le PR est donc meilleur (inférieur) en microscopie électronique.
Interaction des électrons incident (primaires) avec la matière générant:
• Les électrons transmis sont ceux qui traversent l’objet avec diffraction (MET), ils sont
d’autant plus diminués que les électrons incidents traversent une préparation avec des atomes de
masse atomique élevé.
• Les électrons secondaires (arrachés par les électrons incidents) et rétrodiffusés (MEB).
Le ME (2)
Conditions pour une observation en microscopie électronique :
Travailler dans le vide
Coupe plus mince (50nm)
Lames de verre et lentilles remplacées par des grilles
et bobines
Fixation plus stringente (MET)
Préparation de l’objet à observer pour le MET :
Fixation: aldéhydes + sels oxygénés de métaux lourds
Inclusion: résines époxy
Coupe: ultramicrotome et recueil sur grille
Colorants: - Signalétique: après inclusion et crée des contrastes
(citrate de plomb
- Spécifiques: avant inclusion et permet un marquage
(anticorps couplé à un métal)
Le ME (3)
Les différents microscopes électroniques complémentaires:
ME à Transmission (MET):
Grossissement = 500 000
Variation de puissance continue en
fonction de la tension accélératrice du
canon
Image en nuance de gris
o ME à Balayage (MEB ou SEM):
Observation de la surface de la préparation.
Pas besoin d’inclusion mais fixation et déshydratation
Grossissement = 100 000
Variation de puissance continue en fonction
de la tension accélératrice du canon
30
Le ME (3)
Schéma des montages :
Optiques
MET
MED
Le ME (4)
Cryotechniques: Observer des surfaces avec du relief en MET avec son grossissement
(/!\ normalement le
MET c’est pour le
coupes, donc des
objet n’ayant pas
de surface )
Etudes de cellules vivantes
Localisation des constituants cellulaire :
-
Cellules
vivantes
Green Fluorescent
Protein (GFP)
Fluorescence Recovery
After Photobleaching
(et autres couleurs)
(FRAP)
Devenir d'une protéine
(synthèse/fin)
- Localiser une cellule /
descendance
- Cinétique
- Cheminiment de
la protéine
Sondes
métaboliques
-FURA2, Quin AM : [Ca]
intracellulaire
-Carboxy fluorescéine : pH
intracellulaire
-Rhodamine 123 :
mitochondrie active
/!\ protéines uniquement Par
création de gènes chimères
Etudes de cellules mortes (1)
Au Microscope optique :
•
Méthodes cyto/histo-chimiques: Réactions chimiques visant à mettre en évidance une substance
Ex: Réactions de PAS (Periodique Acide – Schiff) pour les polysaccharides;
Feulgen pour l’ADN; Perls pour le fer.
•
Méthodes cyto/histo-enzymologiques: Réaction enzymatiques visant à mettre en évidence une
substance ou une enzyme par utilisation de son substrat donnant un produit coloré. Une enzyme est
l’élément le plus spécifique d’une substance (généralement), viennent ensuite les anticorps.
•
Marquage par affinité :
3 acteurs:
• ligands, molécules qui ont une grande affinité et spécificité avec les molécules
d’intérêt (ex: Anticorps…).
• marqueurs, permettant de visualiser le ligand (ex: Fluorochrome visualisable
en microscopie à fluorescence, Enzyme…).
• Molécule d’intérêt, celle qu’on veut marquer.
36
Etudes de cellules mortes (2)
Dans le car du marquage par affinité, car particulier de l’immunomarquage :
Nous avons un couple Antigène / Anticorps :
Immunomarquage Direct
 Intensité du signal proportionnel
au nombre d’antigènes
Immunomarquage Indirect
 Plus sensible (plus de marqueurs)
 Moins spécifique
Etudes de cellules mortes (3)
Au microscope électronique :
On utilise également l’immunomarcage mais cette fois, il faut marquer les Ac avec des
molécules opaques aux électrons :
• Feritine : Protéine de stockage du fer (environs 4 500 atomes)
• Billes d’or colloïdales : disponibles en différents calibres on peut marquer
simultanément plusieurs anticorps différents
Comptage de cellules (1)
Numération des cellules :
Après obtention de cellules isolées provenant d’une biopsie ou de suspension cellulaire.
• Le « compte globule » permettant de quantifier et d’évaluer la taille des cellules
Les cellules passent les unes après les autres au travers d’une résistance.
• Le cytomètre en flux permettant de qualifier (en quantifiant des marqueurs cellulaires)et
de trier les cellules.
- Cellules marquées par différents fluorochromes
(un par population)
- Faisceaux lasers interagissant avec les cellules
- Quantification et Tri
Comptage de composants cellulaires (1)
Séparation des organites cellulaires :
Etape 1 : Lyse cellulaire mécanique (broyage, ultrason, cavitation) ou osmotique
Etape 2 : la séparation par centrifugation (C’est une sédimentation accélérée ). Elle
dépend de 2 paramètres :
• La valeur de l’accélération g appliquée
• Le temps de la centrifugation (car au bout d’un moment tout le monde fini au fond du
tube)
La sédimentation possède sa propre unité de Svedberg. Attention elle n’est pas
sommable : par exemple un ribosome eucaryote fait 80S mais la petite sous-unité fait
40S et la grande fait 60S.
Comptage de composants cellulaires (2)
Les 3 types de centrifugation :
• Centrifugation différentielle: Culottage successif au fond
d’un tube des différents organites en fonction de leur
coefficient de sédimentation décroissant. Le surnageant sert
de base à la centrifugation suivante (élimination du culot
précédant).
• Centrifugation en gradient de densité en vélocité:
-La densité des particules est supérieure à la densité
maximale du gradient.
-Les particules se classent en bande successives, en
fonction de leur vitesse de sédimentation.
-Attention, si on centrifuge trop longtemps toutes les
particules se déposent au fond!
Comptage de composants cellulaires (3)
• Centrifugation en gradient de densité à l’équilibre ou isopicnique:
-La densité des particules est inférieure à la densité maximale du gradient.
-Les particules migrent dans le gradient jusqu’à la bande de densité
équivalente, où elles resteront quelque soit le temps de centrifugation.
Séance 2
Membrane plasmique
Perméabilité membranaire
Stage de Pré-Rentrée 2015
La membrane plasmique
Diaporama révisé par Alina Zerbi (TSN)
58
Sommaire
I- Généralités
A) Définition, fonction
B) Constitution
C) Propriétés de la membrane
II- Composition de la membrane
A) Les lipides
B) Les protéines
C) Les glucides
III – Propriétés de la membrane
A) Asymétrie
B) Fluidité
I- Généralités
I- Généralités
A) Définition, fonction
La membrane est un constituant essentiel de la cellule.
• Elle permet de séparer le milieu intracellulaire du milieu extracellulaire et constitue
une interface (=zone d’échange) avec l’extérieur de la cellule. On l’appelle alors la
membrane plasmique
• Elle
compartimente
la
cellule
eucaryote en organites subcellulaires
dont la composition interne est
spécifique d’une fonction.
I- Généralités
B) Constitution
C’est une bicouche lipidique de 5nm traversée par des protéines transmembranaires et
associée à des protéines périphériques et des sucres. Elle possède deux feuillets : un
feuillet extracellulaire et un feuillet intracellulaire
Milieu extracellulaire
Glucide
Glycoprotéine
Protéine périphérique
Glycolipide
Feuillet externe
Cholestérol
5 nm
Feuillet interne
Protéines transmembranaires
Lipides
(phospholipides ++)
Cytoplasme
I- Généralités
C) Propriétés de la membrane
• Elle est imperméable aux macromolécules et possède une perméabilité sélective
aux ions.
• C’est une couche dynamique, fluide, en constant remodelage
• Elle est organisée de manière asymétrique : on ne retrouve pas exactement les
mêmes composants et les mêmes proportions dans les deux feuillets de la bicouche.
• Elle est en continuité transitoire avec le système endomembranaire.
• Sa surface reste constante (l’aire de membrane reste la même, indépendamment du
volume cellulaire). Ainsi, si la cellule perd du volume, la membrane formera des plis
et si elle gagne du volume, on aura une ballonisation.
• Elle résiste à l’étirement et à la compression.
II- Composition
II- Composition de la membrane
A) Les lipides membranaires
Ils constituent environ la moitié du poids sec de la membrane et sont tous amphiphiles
= amphipatiques (un pôle hydrophile et un pôle hydrophobe).
Remarque : Hydrophile = lipophobe
Hydrophobe = liposoluble = lipophile
(Ce qui est soluble dans l’eau ne sera pas soluble dans la graisse)
II- Composition
LES GLYCEROLIPIDES (à partir du glycérol)
 Les glycérophospholipides :
Les glycérophospholipides sont constitués : d’un glycérol (G) + 2 acides gras (AG) + un
phosphate (P) + un alcool (éthanolamine, choline, sérine, glycérol, inositol)
Le nom des glycérophospholipides se décompose
en phosphatidyl (1 G + 2 AG + 1 P) + le nom de
l’alcool.
On aura ainsi :
-Phosphatidyléthanolamine (PE)
-Phosphatidylcholine (PC)
-Phosphatidylsérine (PS)
-Phosphatidylglycérol (PG)
-Phosphatidylinositol (PI)
Remarque : en position C1, il s’agit souvent d’un AGS
et en position C2 , on a un AGPI
G
C3
Alcool
Ethanolamine
Choline
Sérine
Glycérol
Inositol
AG
C1
AG
C2
P
Phosphatidyl
II- Composition
Glycérophospholipides
II- Composition
AG
G
Alcool
P
Tête hydrophile
AG
Ils sont bien amphiphile : le groupement alcool est
hydrophile (polaire) tandis que les deux chaines d’acide
gras constituent la queue hydrophobe
Queue hydrophobe
Selon les glycérophospholipides, le groupement alcool présentera des charges électriques
différentes, ce qui confèrera une charge globale au glycérophospholipide.
Le groupement phosphatidyl possède une charge ⊝ ( sur le phosphate)
• PE et PC possèdent une charge ⊕ sur l’alcool, par conséquent, ils sont neutres (les
charges s’annulent)
• PS, PG, PI ne possèdent pas de charge sur leur fonction alcool. La charge globale sera
donc négative : ⊝
II- Composition
 Les glycéroglycolipides
:
AG
Les glycéroglycolipides sont constitués : d’un glycérol (G) + 2
acides gras (AG) + sucre
G
AG
 Le glycosylphosphatidylinositol (GPI) :
Le glycosylphosphatidylinositol est constitué : d’un glycérol (G) +
2 acides gras (AG) + un phosphate + un inositol + un sucre
AG
G
Il sert à l’ancrage de protéines dans la membrane.
Inositol
Glycosyl
P
AG
Phosphatidyl
II- Composition
LES SPHINGOLIPIDES (à partir de la sphingosine)
 La sphingomyéline :
Ethanolamine
Choline
Elle est bien amphiphile : le groupement
alcool est hydrophile (polaire) tandis que la
longue chaine hydrocarbonée de la
sphingosine ainsi que l’acide gras forment la
queue hydrophobe.
Tête hydrophile
S
La sphingomyéline est constituée : d’une sphingosine (S) +
1 acides gras (AG) + un phosphate (P) + un alcool
(éthanolamine ou choline)
Alcool
AG
P
Céramide
Queue hydrophobe
II- Composition
 Les glycosphingolipides :
S
Les glycosphingolipides sont constitués : d’une sphingosine (S) +
1 acides gras (AG) + sucre
AG
Ils constituent la plupart des glucides membranaires.
Ils seront situés sur le feuillet externe (pour servir à la signalisation)
II- Composition
LE CHOLESTEROL LIBRE
Le cholestérol libre est intégré dans les membranes car il est
également amphiphile (grâce à sa fonction OH polaire).
Lorsqu’il est estérifié (qu’il perd son OH libre), il quitte la
membrane et se retrouve à l’intérieur de la cellule.
Propriétés
• Il participe à la fluidité des membranes
• On le retrouve dans les radeaux lipidiques (lipid rafts) : ce sont des zones plus épaisses
de membrane, riches en sphingolipides, cholestérol et protéines. Ces rafts ont en
Protéine à ancrage GPI
général une longueur de 50 nm.
Sphingolipides
Cholestérol
MEC
Cytoplasme
Radeau lipidique = 50 nm
Protéine transmembranaire
II- Composition
Tableau récapitulatif
II- Composition
Organisation des lipides en bicouche
L’organisation en bicouche est possible grâce au caractère amphiphile des lipides. Les
queues hydrophobes se retrouvent au centre pour former la zone hydrophobe tandis
que les têtes hydrophiles interagissent entre elles, à l’extérieur en formant la zone
AG
hydrophile.
G AG
Alcool P
Tête hydrophile
Zone hydrophile
Queue hydrophobe
Zone hydrophobe
II- Composition
B) Les protéines membranaires
Elles constituent environ la moitié du poids sec de la membrane plasmique.
 Les protéines transmembranaires :
Ces protéines traversent la bicouche (grâce à la présence de segments transmembranaires).
Elles peuvent être :
• A traversée unique ①. Elles sont alors constituées d’hélices
alpha.
• A traversées multiples ②. Elles sont constituées d’hélices alpha
et de feuillets béta.
Ces protéines transmembranaires ont des rôles variés : transport de soluté, activité
enzymatique, transduction du signal, reconnaissance intercellulaire, adhérence
intercellulaire, fixation au cytosquelette.
II- Composition
 Les protéines périphériques :
Ces protéines ne traversent pas la membrane, elles y sont associées.
L’association à la membrane se fait par :
• Liaison covalente aux lipides
*Elles peuvent être ancrées dans la membrane par l’intermédiaire d’un acide gras
(isoprène ou myristate). Elles seront sur la face interne.
*Elles peuvent être ancrées dans la membrane par l’intermédiaire du GPI. On
parle de protéines à ancrage GPI. Elles seront sur la face externe.
• Interactions faibles avec les phospholipides
• Interactions faibles avec les protéines transmembranaires
• Partiellement ancrées dans la bicouche (elles possèdent des hélices alpha hydrophobes
qui plongent dans la membrane, sans toutefois la traverser totalement).
II- Composition
Protéines périphériques
Accolées à la membrane
Isoprénylées
Myristoylées
Ancrage GPI
Farnésyle
Face interne
Myristate
Face interne
Face externe
Prot
Ct
MEC
GPI
(Electrostatiques)
Interactions faibles
Ancrées
avec protéines
partiellement
Hélices α
transmembranaire
Cadhérines
(transmembranaires)
Prot = annexine ou
myosine I. (Liaison à la PS)
14C
15C
Cytoplasme
Interactions
faibles avec PL
Ct
Cystéine
RAS
Nt
Glycine
Src
Prot = acetylcholine
esterase, T cadhérine
ou Thy-1
Prot
PGH2 synthase
Caténines
II- Composition
C) Les glucides membranaires
Les glucides seront soit liés à des lipides (= glycolipides) soit à des protéines
(=glycoprotéines).
Ils sont toujours sur le versant extracellulaire de la membrane plasmique car ils ont un
rôle dans la communication cellulaire, les jonctions intercellulaires, la signalisation etc.
III- Propriétés
III- Propriétés de la membrane
A) Asymétrie
La proportion des différents lipides et protéines n’est pas la même dans les deux feuillets de
la bicouche.
• En extracellulaire, on retrouvera beaucoup de glycoplipides et de glycoprotéines
(absents en intracellulaire).
• En intracellulaire, la proportion de phosphatidylsérine (chargée négativement) sera plus
importante car cela participe à la différence de potentiel de membrane.
III- Propriétés
B) Fluidité membranaire
La fluidité de la membrane est possible grâce aux mouvements de ses constituants.
• Mouvement des phospholipides
-Diffusion latérale
-Rotation sur place
-Flip-flop (translocation d’un feuillet à l’autre de la bicouche). Phénomène plus
présent pour les lipides neutres que chargés (PS doit rester sur le feuillet interne).
• Mouvement des protéines membranaires
-Diffusion latérale
-Rotation sur place
PAS DE FLIP FLOP
III- Propriétés
Facteurs qui influencent la fluidité
• La température : plus il fait chaud, plus la membrane est fluide
• La quantité de cholestérol : il régule la fluidité
• La nature des acides gras sur les lipides : Les acides gras saturés AGS (qui ne possèdent
pas de double liaison) seront plus serrés entre eux et formeront une membrane plus
rigide alors que la présence d’acides gras poly insaturés AGPI va desserrer les lipides et
augmenter la fluidité de la membrane.
AGS
AGS
AGPI
Cholestérol
Stage de Pré-Rentrée 2015
Perméabilité membranaire
Diaporama révisé par Alina Zerbi (TSN)
80
Sommaire
I- Généralités
II- Transports sans mouvement de la membrane plasmique
A) Pompes
B) Transporteurs
C) Canaux
III- Transports avec mouvements de la membrane plasmique
A) Endocytose
B) Exocytose
C) Transcytose
I- Généralités
I- Généralités
La membrane plasmique est constituée :
_D’une bicouche lipidique qui est
-Perméable aux molécules apolaires (hydrophobes)
-Perméable aux molécules polaires <150 Da
-Imperméable aux molécules polaires >150 Da
-Imperméable aux ions
_De pores protéiques qui permettent le passage sélectif des
molécules polaires > 150 Da et des ions.
Bicouche lipidique
simple
Il existe 3 classes de pores protéiques :
• Les pompes : elles réalisent un transport actif en utilisant une énergie externe.
• Les transporteurs : certains de ces transporteurs permettent un transport passif, d’autres
vont coupler un transport actif avec un transport passif.
• Les canaux : ils permettent un transport passif, sans utilisation d’énergie.
I- Généralités
I- Généralités
Notion de gradient
Lorsque l’on parle de gradient de concentration, cela veut dire que la concentration d’une
molécule ou d’un ion n’est pas la même de part et d’autre de la membrane. Un soluté
cherche toujours à aller de l’endroit le plus concentré à l’endroit le moins concentré, on dit
qu’il va dans le sens de son gradient. Si au contraire on l’oblige à aller du côté le plus
concentré, on dit qu’on le force à aller contre son gradient de concentration.
Forte concentration de Glucose
Peu de Glucose
Gradient de Glucose : le sens du gradient va du
+ concentré vers le - concentré
Intracellulaire : K+
Extracellulaire : CA2+ NA+ ClEspace intermembranaire bactérie/mitochondrie : H+
Glucose : transport actif vers l’entérocyte et passif vers le sang
II- Transports sans mouvements de la
membrane
II- Transports sans mouvement de la membrane plasmique
A) Les pompes
Les pompes sont des enzymes transmembranaires qui vont utiliser une énergie extérieure
pour pomper un ou plusieurs solutés contre leur gradient respectif de concentration. On dit
que ce sont des transporteurs actifs primaires : ce sont elles qui vont créer les gradients.
Elles peuvent utiliser
• L’énergie des photons (énergie lumineuse) : Bactériorhodopsine de Halobactérium
Halobium. C’est une pompe à protons d’une bactérie.
• L’énergie de l’hydrolyse d’un ATP en ADP : pompes ATPases.
-Transporteurs ABC (attention, malgré leur nom, ce ne sont pas des transporteurs
mais des pompes)
-Pompes cationiques de type P (transconformation E1, E2)
II- Transports sans mouvements de la
membrane
-Famille F0/F1 : ce sont des pompes à protons. Elles vont pomper des protons H+.
*Pompe type F (F0/F1). Attention ! Ce type de pompe est le SEUL à
pouvoir fonctionner dans les deux sens. Soit elle pompe un H+ contre le sens de son gradient
en utilisant l’énergie de la dégradation de l’ATP en ADP. Soit elle laisse passer H+ dans le sens
de son gradient et elle transforme l’ADP en ATP, ce qui produit de l’énergie. On l’appelle donc
ATP synthase, grâce à cette particularité.
*Pompe type V (V0/V1). Elle ne fonctionne que dans le sens classique de
l’hydrolyse d’ATP en ADP.
MEC
H+
EIM
MEC
V0
F0
Matrice
H+
Cyt
F1
ADP
H+
V1
ATP
ATP
ADP
II- Transports sans mouvements de la
membrane
B) Les transporteurs
• Sans utilisation d’énergie : il s’agit d’une diffusion facilitée
-Uniport : il transporte un soluté dans le sens de son gradient de concentration.
• Avec utilisation d’énergie (interne) : il s’agit d’un couplage entre un transport actif et
passif. Le transporteur transportera 2 solutés : l’un ira dans le sens de son gradient de
concentration et fournira une énergie au transporteur qui l’utilisera pour transporter un
autre soluté, contre son gradient de concentration. On les appelle transporteurs
secondairement actifs (ils utilisent un gradient préexistant). 2 types :
-Symport : les solutés sont transportés dans la même direction
-Antiport : les solutés sont transportés dans des directions opposées
Antiport Ex : ANC
Uniport Ex : GLUT
Symport Ex : SGLT1
MEC
Glc
ATP
MEC
Na+
Diffusion facilitée
Glc
Transport actif
EIM
ADP
Diffusion facilitée
Transport actif
II- Transports sans mouvements de la
membrane
C) Les canaux
Ce sont des protéines transmembranaires qui laissent passer les solutés dans le sens de
leur gradient de concentration (transport passif).
Ces canaux peuvent être activés de différentes manières :
-Ouverts, constitutivement
-Activés par l’étirement : canaux mécanosensibles
-Activés par un potentiel d’action : canaux voltage-dépendants
-Activés par un ligand extracellulaire
-Activés par un ligand intracellulaire
Ces canaux ont des sélectivités variées. Lorsqu’ils possèdent une boucle P de perméabilité,
ils seront plus sélectifs
M1
Nt
>
M2
Ct
Boucle P
M1
Nt
M2
Ct
II- Transports sans mouvements de la
membrane
Certains canaux (complexes) auront 3 états d’activité :
-Ouvert : il laisse passer les solutés
-Fermé : il ne laisse pas passer les solutés. L’activation du canal le fait passer à l’état
ouvert.
-Etat inactif : le canal est ouvert (n’est pas resserré sur lui-même) mais est bloqué par
une structure. Ainsi, même s’il est activé par un stimulus, il ne va pas faire passer les
solutés. Cet état inactif est responsable du temps de latence avant que la réponse au
stimulus ne s’opère.
III- Transports avec mouvements de la
membrane
III- Transports avec mouvements de la membrane plasmique
A) Endocytose
L’endocytose est l’internalisation d’une fraction de l’espace extracellulaire environnant
dans des vésicules, formées par invagination de la membrane, et transportées vers des
compartiments intracellulaires.
Les cellules utilisent l'endocytose pour :
-se nourrir
-se défendre
-préserver leur homéostasie
L’endocytose se divise en deux catégories
-La phagocytose
-La pinocytose
III- Transports avec mouvements de la
membrane

La phagocytose:
La phagocytose permet la capture de particules de grande taille (0,1-10µm).
Elle est réalisée par des cellules spécifiques de l’immunité (appelées phagocytes) et
constitue un système de défense contre les organismes étrangers.
Etapes
1) Fixation de l’élément étranger par reconnaissance
de récepteurs membranaires.
2) Englobement de la particule par des prolongements
cytoplasmiques
3) Formation d’un phagosome
4) Fusion avec des lysosomes et formation d’un
phagolysosome
5) Dégradation de la particule par des enzymes
lysosomales lytiques.
6) Recyclage de produits et formation de corps
résiduels
②
①
③
④
⑤
III- Transports avec mouvements de la
membrane

La pinocytose:
Elle est réalisée par toutes les cellules de l’organisme.
On en retrouve 4 types, séparés en 2 catégories :
Mécanisme aspécifique
• La pinocytose proprement dite : internalisation d’un petit volume extracellulaire (100nm)
• La macropinocytose : internalisation d’un grand volume extracellulaire (50-1000nm).
Mécanisme spécifique (présence d’un récepteur)
• L’endocytose dépendante de cavéolines : formation de cavéoles à revêtement de cavéoline.
Elle permet de récupérer des molécules de 50 à 80nm.
• L’endocytose dépendante de clathrine : formation de puits qui permettent de récupérer des
molécules spécifiques de taille comprise entre 100 et 150nm.
Pinocytose
Différents modes de Pinocytose
III- Transports avec mouvements de la
membrane
• L’endocytose dépendante de clathrine : formation de puits qui permettent de récupérer
des molécules spécifiques de taille comprise entre 100 et 150nm.
Etapes
1) Fixation ligand sur récepteur
2) Déplacement latéral des complexes ligand-récepteur et regroupement de ces
complexes
3) Recrutement des adaptines AP2 au niveau des récepteurs
4) Autoassemblage des triskèles de clathrine
5) Formation d’un puit recouvert de clathrine
6) Détachement des vésicules par la dynamine qui forme un anneau de constriction
7) Uncoating : perte du revêtement de clathrine de la vésicule grâce à des protéines
chaperonnes.
8) Recyclage de la clathrine
9) Fusion de la vésicule formée avec un endosome
III- Transports avec mouvements de la
membrane
Endocytose dépendante de clathrine
Vésicule à clathrine
Clathrine
Puit de clathrine
Adaptine AP2
Récepteur
Adaptine AP2
Vésicule nue
Dynamine
MEC
Ligand
III- Transports avec mouvements de la
membrane
B) Exocytose
C’est le phénomène inverse de l’endocytose. Il
se produit en permanence à la surface de la
cellule à l’aide du système endomembranaire
et du cytosquelette.
Il existe deux types d’exocytose : l’exocytose constitutive (permanente) et régulée
(accumulation dans des vésicules de sécrétion puis libération)
C) Transcytose
Il s’agit d’une endocytose suivie d’une exocytose.
Elle a surtout lieu au niveau des cellules
endothéliales afin de transporter les
nutriments des capillaires sanguins vers les
tissus.
Séance 3
Système endomembranaire
qs
Stage de Pré-Rentrée 2015
Système endomembranaire
Diaporama révisé par Maude AVIAS, Marie CHANET et
Mélisse ROBERT (ATP)
Sommaire
I- Généralités
II- Réticulum Endoplasmique
III- Appareil de Golgi
IV- Endosome
V- Lysosome
Généralités
• Le système endomembranaire, retrouvé uniquement chez les
eucaryotes, correspond à l’ensemble des compartiments
intracellulaires, limités par une membrane, qui communiquent entres
eux et avec la membrane plasmique grâce à de petites
vésicules/canalicules membranaires.
• Il est constitué par :
- la membrane externe de l’enveloppe nucléaire
- le réticulum endoplasmique
- l’appareil de Golgi
- les endosomes, lysosomes, cavéosomes
Attention : les mitochondries n'en font pas partie
Généralités
~embrane plasmique
lysosome
RE rugueux
.
Enveloppe
nucléaire
Vésicule
sécrétoires
membra ne
interne
membr ane
externe
Appareil
de Golgi
endosome
Il existe une équivalence topologique entre la lumière des
compartiments du système endomembranaire et le milieu
extracellulaire.
Généralités
Généralités
Réticulum endoplasmique
• D’un point de vue morphologique : réseau de saccules et de tubules
limités par une membrane continue.
• D’un point de vue fonctionnel : lieu de synthèse de nombreuses
molécules (protéines, lipides,…)
• Méthodes d’étude : cytoenzymologique, immunomarquage,
fractionnement en microsome
• 2 formes de réticulum endoplasmique (RE)
Réticulum endoplasmique rugueux (RER)
Réticulum endoplasmique lisse (REL)
l
1
Réticulum endoplasmique
A) Réticulum endoplasmique rugueux (RER) :
a) MORPHOLOGIE :
• Saccules aplatis recouverts de polyribosomes sur la face
cytoplasmique → aspect rugueux
Donc synthèse de protéines +++
• Membrane en continuité avec la
membrane nucléaire externe.
• Elément de transition avec l’Appareil de
Golgi composé d’une face lisse (sans
polyribosomes), et d’une face rugueuse.
Réticulum Endoplasmique
b) FONCTIONS :

Synthèse et translocation des protéines
Début de synthèse des protéines dans le cytosol
Puis adressage à la membrane du RE pour 50% d’entre elles
(peptide signal = signal d’adressage au RE ou segment
hydrophobe) et poursuite de la synthèse dans le RE.
La translocation dans le RE est co-traductionnelle.
Si signal de rétention : protéine revient toujours dans le RE
(solubles ou transmembranaire) ex : signal KDEL et KKXX
Si aucun signal de rétention : protéine suit le flux vectoriel
permanent
Réticulum Endoplasmique
 Glycosylation
Ajout de résidus glucidiques sur des protéines qui possèdent un signal
de glycosylation.
La glycosylation se poursuit ensuite dans l’Appareil de Golgi.
 Maturation des protéines
• Repliement des protéines pour atteindre leur configuration
fonctionnelle grâce aux protéines chaperonnes
• Etablissement de ponts disulfures.
Réticulum Endoplasmique
Réticulum Endoplasmique
b) FONCTIONS :
 Synthèse des hormones stéroïdes +++
(hormones sexuelles, cortisol…→ dérivées du cholestérol)


Synthèse et insertion des phospholipides membranaires
Stockage du Calcium Ca2
+
 Rôle de détoxification
Surtout dans le foie pour les molécules toxiques exogènes
Appareil de Golgi
• Morphologie : dictyosome
= empilement de saccules
(citernes)
- Réseau Cis Golgien
- Face cis (entrée)
- Région médiane
- Face trans (sortie)
- Réseau Trans
Golgien
• Localisation: près du noyau
et du centrosome
• Taille variable selon :
Le type cellulaire
L’état fonctionnel
Trans
Médian
Cis
Appareil de Golgi
• Méthodes d’étude : cytochimie, cytoenzymologie,
immunomarquage, fractionnement
 Mise en évidence d’une compartimentation fonctionnelle du
Golgi (polysaccharides et activités enzymatiques localisées) +++
•




Fonctions :
Transfert et tri des molécules synthétisées dans le RE
Glycosylation (suite)
Sulfoconjugaison
Synthèse des sphingolipides
Appareil de Golgi
Appareil de Golgi
Appareil de Golgi
Il existe deux types de sécrétion :
 Sécrétion constitutive:
–Existe dans toutes les cellules
–Pas de stockage des vésicules émises par le RTG
–Fusion immédiate des vésicules avec la membrane plasmique

Sécrétion régulée (ou contrôlée):
–Existe dans les cellules spécialisées à sécrétion rapide (« sécrétion sur
commande »)
–Stockage et maturation des vésicules émises par le RTG sous la
membrane plasmique
–Sécrétion stimulée par un signal extracellulaire (augmentation
intracellulaire du Ca)
Endosome
A) Généralités :
• Définition : compartiment hétérogène alimenté par les vésicules
d’endocytose (MP) et de sécrétion (RTG).
• Il existe plusieurs types d’endosome :
- endosome précoce
- endosome tardif (ou corps multivésiculaire)
- endosome de recyclage
•
L’endosome fusionne ensuite avec un lysosome.
Endosome
• Propriétés :
 L’endosome possède des pompes à protons.
=> Acidification progressive afin de tendre vers le pH du
lysosome
 Endosome précoce : 7,4
 Endosome tardif : 6,5
 Lysosome : 5
 Il contient également des hydrolases, apportées par des
vésicules provenant du Réseau Trans Golgi.
=> Hydrolyse des molécules endocytées
Endosome
B) Fonctions de l’endosome :
 Véritable carrefour intracellulaire :
- échanges avec la membrane plasmique et milieu extracellulaire
(endocytose, exocytose, recyclage)
- échanges avec le cytosol via des perméases
- échanges avec le réseau Trans Golgien (apport hydrolases et
pompes)
- échanges avec les lysosomes
Endosome
Endosome
Lysosome
Lysosome
B) Fonction :
Le lysosome dégrade toutes les familles de molécules
biologiques.
Après dégradation, les métabolites élémentaires (issus des
molécules) sortent dans le cytosol via des perméases.
Ils vont être réutilisés par le métabolisme cellulaire.
 RECYCLAGE
Lysosome
Les lysosomes vont donc permettre :
 La nutrition cellulaire
 Le renouvellement cellulaire
 La défense cellulaire
Lysosome
Il existe quatre voies d’entrée vers les lysosomes :
- Endocytose
- Phagocytose (macrophages et polynucléaire neutrophiles)
- Entrée directe par perméases
- Autophagie : englobement puis dégradation des organites afin
d’assurer leur renouvellement)
Lysosome
Lysosome
C) Evolution :
 Stade terminal de maturation : les corps résiduels
Perte d’activité enzymatique => rôle de stockage des molécules
non hydrolysées
 Exocytose du contenu lysosomal actif
- Non physiologique pour la plupart des cellules
- Physiologique pour les ostéoclastes et les polynucléaires
éosinophiles = phagocytose frustrée
Lysosome
D) Pathologies lysosomales :
Elles sont issues de l’accumulation dans le lysosome de molécules non
dégradées ou de produits de dégradation
Il existe 4 types de mécanismes pathologiques :
 Pb d’enzymes
 Pb de perméases
Maladies congénitales
 Pb de pH
 Présence de matériaux non biologiques
Maladies acquises
Séance 4
Épithéliums
Tissus conjonctifs
Stage de Pré-Rentrée 2015
Épithéliums
Diaporama révisé par Lina (ATP) et Caroline (TSN)
108
Sommaire
I. Généralités
II. Le Tissu Épithélial
I. Généralités
•Il y a trois niveaux d’organisation du corps humain:
O La cellule, unité de base, étudiée en cytologie
O Le tissu, regroupement de cellules ayant la même origine et
la même fonction, étudié en histologie
O L’organe, constitué de plusieurs tissus et étudié en anatomie.
I. Généralités
•Les différents tissus de l’organisme dérivent de trois feuillets
embryonnaires:
oL’ectoderme, à l’origine de la peau et du SNC
oL’endoderme, à l’origine des organes en relation avec le milieu
extérieur (appareil respiratoire, appareil digestif)
oLe mésoderme, à l’origine du reste (os, muscles).
Séreuse
Origine ectodermique
Origine endodermique
Origine mésodermique
I. Généralités
•Les tissus se renouvellent à des vitesses différentes:
 Ceux dérivant de l’ectoderme et de l’endoderme se renouvellent
au bout de quelques jours.
 Ceux dérivant du mésoderme se renouvellent seulement en cas
de lésion.
 Le système nerveux ne se renouvelle pas.
•Les cellules constituant un tissu ont acquis une morphologie particulière
et nécessaire à leur fonction par le biais de la différenciation de cellules
souches lors du développement in utero et du renouvellement du tissu.
•Il existe quatre tissus élémentaires:
 Les épithéliums
 Le tissu conjonctif: comprenant les tissus conjonctifs spécialisés
: tissu osseux, le tissu cartilagineux et sang
 Le tissu musculaire
 Le tissu nerveux
II. Le tissu épithélial
• Tissu formé de cellules très jointives reposant sur le tissu
conjonctif sous-jacent (chorion) dont il est séparé par une lame basale
(LB).
• Cellules polarisées et liées de manière à être synchronisées,
et à assurer l’étanchéité et la cohésion de l’épithélium.
• Épithélium : majorité de cellules épithéliales spécialisées,
mais on retrouve d’autres types cellulaires (cellules sanguines,
adipocytes…).
• Pas de vascularisation (sauf exception), les nutriments
diffusent à partir du chorion.
• Il y a deux types d’épithéliums:
oles épithéliums de revêtement
oLes épithéliums glandulaires.
Cellules
jointives
LB
Chorion
II. Le tissu épithélial
1.
Épithélium de revêtement
•Ils tapissent:

La surface de l’organisme  origine ectodermique

Les cavités en contact avec l’extérieur  origine endodermique
 on parle de muqueuse quand ils sont associés au chorion

Les cavités closes  origine mésodermique
 ce sont les mésothéliums, qui forment les séreuses quand ils
sont associés au chorion

Les vaisseaux  origine mésodermique
 Ce sont les endothéliums.
II. Le tissu épithélial
• On les classe selon leur morphologie:
 La forme des cellules:
 pavimenteuses (peau),
 cubiques (cx excréteurs des glandes exocrines),
 prismatiques ou cylindriques (intestin) ,
 polymorphes (vessie).
 Le nombre de couches:
 unistratifié (poumon),
 pluristratifié (peau),
 pseudostratifié (trachée).
 Les différenciations cellulaires:
 apicales (cils, microvillosités, mucus),
 cytoplasmiques (kératine),
 marqueurs (Ac monoclonaux).
II. Le tissu épithélial
Types d’épithélium :
Pavimenteux simple
Pavimenteux stratifié
Cubique simple
Cubique stratifié
Cylindrique simple
Pseudo stratifié
 Pour déterminer la forme
d’un épithélium pluristratifié, il
faut regarder la couche
superficielle
II. Le tissu épithélial
•On les classe selon leur fonction:
 Barrière envers le monde extérieur (peau)
 Protection mécanique, chimique, physique et thermique (peau,
muqueuse gastrique)
 Absorption et sécrétion (intestin)
 Régulation des échanges cellulaires entre plusieurs
compartiments (endothélium)
 Déplacement d’éléments en surface…
•Corrélation structure fonction +++
 Épithélium unistratifié = activité de transport.
 Épithélium pluristratifié = rôle de protection.
 Le rapport surface/épaisseur augmente avec l’importance du
transport.
 Les cellules sont d’autant plus hautes que le remaniement des
matériaux transportés est important.
II. Le tissu épithélial
2. Epithélium glandulaire
• En association avec une LB et un TC d’accompagnement.
• SOIT dans un épithélium de revêtement
• SOIT inclus dans des glandes organisées
II. Le tissu épithélial
• Il peut être:
 Endocrine: sécrétion d’hormones vers la circulation sanguine
(thyroïde) : vascularisé ++
 unicellulaire (système APUD, souvent inclus dans un
épithélium de revêtement)
 pluricellulaire (dans glandes endoc organisées ++, dérive d’un
épith de revêtement ++, vésiculaire ou cordonal ++)
 Exocrine: sécrétion vers l’extérieur (glandes sudoripares, glande
mammaire)
 Intraépithélial
 unicellulaire (cellule caliciforme)
 pluricellulaire (plaque ou amas)
 Intraglandulaire (canal excréteur)
 Amphicrines: exocrine et endocrine en même temps:
- Hétérotypique: les cellules endocrines sont différentes de celles
ayant une fonction exocrine (pancréas)
- Homotypique: chaque cellule est à la fois endocrine et
exocrine (foie).
II. Le tissu épithélial
Epithélium Exocrine:
• Classé selon :
 présence ou absence de canal excréteur
 forme du canal (simple, ramifié, contourné)
 forme de la portion sécrétrice (alvéolaire, acineuse, tubuleuse)
 mode de sécrétion (mérocrine, holocrine, apocrine)
 produit de sécrétion (séreux, muqueux, mixte, grasse, lactée, acide).
Stage de Pré-Rentrée 2015
Tissus conjonctifs
Diaporama révisé par Caroline (TSN) et Lina (ATP)
117
Le tissu conjonctif
• D’origine mésodermique
• Formé de cellules non jointives dispersées dans une MEC
abondante.
• Tissu de soutien des épithéliums et des cellules spécialisées des
organes, sauf dans le SNC.
• Structure variable selon le territoire considéré.
Le tissu conjonctif
A) Cellules:
–
–
–
Fibroblaste/fibrocyte : élaboration MEC.
Adipocyte : stockage de lipides, regroupés dans le tissu
adipeux.
Cellules sanguines résidentes (macrophage et mastocyte) ou
présentes en cas de réaction inflammatoire (lymphocytes…).
Le tissu conjonctif
B) La matrice extra-cellulaire:
- Fibres:
•
•
Collagènes I à VII : les plus abondants
 résistance.
Élastine : diminution de la synthèse avec l’âge
élasticité
− Substance fondamentale : GAG non sulfatés (acide
hyaluronique rétention d’eau) et sulfatés (rigidité), protéoglycanes.
− Glycoprotéines d’adhérence = « colle biologique »
(fibronectine, fibrilline, laminine…).

Interactions +++ entre cellules, fibres, GAG et protéines pour
structurer le TC.
Le tissu conjonctif
Le tissu conjonctif
• Lame basale : différenciation de la matrice extracellulaire qui
sert d’interface entre des cellules et un TC sous-jacent.
• Formée de 3 feuillets : lamina lucida / densa / fibroréticularis
• Élaborée par :
• Cellules épithéliales (80%)
• Cellules du TC (20%)
Hémi-desmosome
Laminine
Fibronectine
Lamina lucida
Lamina densa
Collagène VII
Collagènes I et III
Plaque d’ancrage (coll. IV)
Lamina
fibroréticularis
Le tissu conjonctif
D) Organisation du TC proprement-dit :
 Synthèse et remaniement par le fibroblaste
 SF = gel poreux
 Equilibre constant entre les différents constituants
 Entrée des cellules sanguines par les veinules post-capillaires
après reconnaissance par l’endothélium (sélectine, …)
 3 niveaux d’organisation des cellules lymphoïdes :
- dispersées
- nappes
- follicules (primaires ou secondaires)
 Concept de MALT
(Mucosal Associated Lymphoid Tissue)
Le tissu conjonctif
D) Différents types :
 Tissu conjonctif lâche : prédominance de cellules
Plusieurs types  TC conjonctivo-vasculaire (TC de "base") mucoïde
(pulpe dentaire), réticulé (charpente des organes lymphoïdes, moelle
osseuse), adipeux, sang et organes hématopoïétiques
 Tissu conjonctif dense : prédominance de fibres:
–
Non orienté (capsules et cloisons conjonctives)
–
Orienté uni-tendu (tendon) ou non uni-tendu (cornée, os lamellaire)
–
Tissus cartilagineux et osseux
Le tissu conjonctif
E) Fonctions du TC :
Fonction mécanique:

–
Soutien des épithéliums et cohésions des parenchymes;
–
Protection par sa résistance et son élasticité.

Fonction métabolique:

Régulation des échanges entre tissus, eau, stéroïdes, lipides,
Fonction de défense spécifique et non spécifique, cicatrisation
et renouvellement tissulaire

Séance 5
Sang, Cartilage, Os
Tissu musculaire
Tissu nerveux
Stage de Pré-Rentrée 2015
Sang, cartilage, os
Diaporama révisé par Asma LAHMAR (ATM²)
127
Tissu sanguin
Il s’agit d’un TC liquide, d’un volume total de 4 à 5 L chez un
adulte, formé de cellules en suspension dans le plasma (eau + ions
+ protéines).
•
La sédimentation avec anticoagulants met en évidence deux
phases:
•
–
–
•
Le plasma
Les cellules, fabriquées par la Moelle Osseuse (hématopoïèse).
Le rapport « volume de la phase cellulaire/le volume de sang » est
appelé hématocrite et vaut en conditions physiologiques 45%.
Tissu sanguin
A) Cellules :
➢
La lignée rouge
Les erythrocytes (GR) sont des cellule sanucléée savec très peu
d’organites.
Rôle : transport de l’O2 par l’hémoglobine, transport du CO2 et
pouvoir tampon.
La lignée blanche
➢
–
Polynucléaires neutrophiles (phagocytose anti-infectieuse),
éosinophiles (défense antiparasitaire) et basophiles (réaction
inflammatoire).
–
Lymphocytes: réponse immunitaire spécifique.
–
Monocyte: devient macrophage quand il passe dans un tissu.
Rôle : Défense immunitaire
Le tissu sanguin
➢
La lignée thrombocytaire
Rôle : coagulation +++
Attention aux synonymes !
Globules rouges = érythrocytes = hématies
Globules blancs = leucocytes
Polynucléaires = granulocytes Plaquettes =
thrombocytes
Tissu sanguin
B) Numération Formule Sanguine :
•
Globules rouges: 4 à 5 millions/mm3
•
Hémoglobine: 13 à 15 g/dl
•
Globules blancs: 4 à 8000/mm3
•
–
PNN: 60 à 70% des GB chez l’adulte, 30 à 40% chez l’enfant
–
PNE: < 500/mm3
–
PNB: < 1% des GB
–
Lymphocytes: 30 à 40% des GB chez l’adulte, 60 à 70% chez l’enfant
–
Monocytes: < 1000/mm3
Plaquettes: 150 000 à 400 000/mm3.
Tissu sanguin
Frotti sanguin :
vu en MO, coloration MGG
on y voit des globules rouges, un
polynucléaire neutrophile et un
lymphocyte non activé
Tissu cartilagineux
Le tissu cartilagineux :
Il s’agit d’un TC avec une MEC rigide, non vascularisée et non
minéralisée.
•
C’est le 1er élément du squelette à apparaître.
•
Il n’y a pas de vaisseaux dans le cartilage, la nutrition se fait à partir
du périchondre (TC dense autour du cartilage) sauf pour les
cartilages articulaires (liquide synovial).
•
A) Cellules :
➢
➢
chondrocyte : synthétise la MEC en s’enfermant dans une logette,
le chondroplaste.
La forme plus active est appelée chondroblaste.
Tissu cartilagineux
B) Matrice extra-cellulaire :
•
•
Le collagène de type II est la fibre majoritaire, mais il peut y avoir
des fibres élastiques ou de collagène I.
La SF est riche en GAGs sulfatés, d’où une grande rigidité et une
hydratation moindre.
C) Organisation :
•
•
Les fibres sont disposées en panier autour des chondroplastes
Les fibres interdomaniales se répartissent selon les lignes de force
pour résister aux pressions mécaniques.
Tissu cartilagineux
D) Croissance :
➢
Appositionnelle à partir du périchondre
➢
Interstitielle par division des chondrocytes.
E) Plusieurs types de cartilage:
➢
Hyalin: collagène II +++, pour le nez, les bronches, les côtes, les
cartilages articulaires.
➢
Fibreux: collagène I ++, pour les disques intervertébraux, les
ménisques et l’insertion du tendon d’Achille.
➢
Élastique: fibres élastiques +++, pour le pavillon de l’oreille et
l’épiglotte.
Tissu cartilagineux
Coupes de tissu cartilagineux, vu en
MO, avec une coloration HE
Tissu osseux
Tissu osseux :
•
•
•
Il s’agit d’un TC spécialisé à MEC calcifiée: rigidité, solidité,…
Il a un rôle mécanique (transmission du travail mécanique
muscle) et métabolique (réservoir phospho-calcique).
Sa MEC se divise deux phases :
–
Minérale = le squelette
–
Organique = protéines et fibres.
du
Tissu osseux
A) Les cellules du tissu osseux :
➢
Ostéoblaste : synthèse de la MEC au niveau de la surface interne et
externe de l’os.
➢
Ostéocyte : cellule terminale enfermée dans la MEC calcifiée dans
l’ostéoplaste (en communication par les canalicules de Holmgren).
➢
Cellule bordante : métaboliquement peu active, permet régulation du
passage des nutriments et protection contre les ostéoclastes.
➢
Ostéoclaste : Macrophage propre à l’os intervenant dans la formation de
l’os définitif et son remaniement perpétuel à l’âge adulte, crée les lacunes
de Howship.
→ Cellules soumises à des régulations hormonales (PTH, vit D)
Tissu osseux
Tissu osseux
B) La matrice extracellulaire :
➢ Fibres : collagène de type I
➢ Substance Fondamentale : composition classique mais GAGs sulfatés +++
50% d’eau et grande compacité.
➢ Protéines structurales (colle biologique) : fibronectine et protéines
propres à l’os.
➢ Minéralisation : caractéristique de l’os, cristaux d’hydroxyapatite
(=réservoir minéral mobilisable).
Tissu osseux
C) Formation de l’os :
Il y a deux types d’os: primaire et secondaire ( = définitif).
➢ Os primaire jusqu’à la fin de la puberté:
Il est formé par ossification endochondrale (à partir du cartilage hyalin) ou
endoconjonctive (à partir du mésenchyme).
Fibres de collagène I organisées en multidirectionnel.
➢ Os secondaire chez l’adulte:
Formé par remaniement de l’os primaire.
ATTENTION : les os longs s’ossifient grâce aux deux mécanismes (endoconjonctif
pour la périphérie de la diaphyse et endochondral pour le reste) alors que les os de
membrane subissent uniquement le mécanisme
endoconjonctif.
Tissu osseux
Organisation de l’os secondaire :
De la périphérie vers le centre, on a :
➢ Périoste : TC dense
➢ Système fondamental externe : grande lame de collagène I.
➢ Ostéoblastes en couche ostéogène d’Ollier
➢ Os compact= haversien : ensemble d’ostéons = lamelles de collagène I en
cylindres emboîtés; séparés par l’endoste (TC lâche).
➢ Os spongieux : composé de spicules osseux contenant des lamelles
concentriques dans différentes directions de l’espace. Entre les spicules : moelle
osseuse hématopoïétique.
Stage de prè-rentrée 2015
Tissu musculaire
Diaporama révisé par Alizé STEHELIN (ATM2)
143
Tissu musculaire
C’est un tissu dont les cellules sont spécialisées dans la production
de travail mécanique transmis, et de chaleur.
Il existe trois types de fibres musculaires :
➔ Fibre musculaire striée squelettique (FMSS) ou rhabdomyocyte) :
mouvement volontaire, aspect strié.
➔ Fibre myocardique : fonctionnement autonome pour la contraction du
cœur, aspect strié.
➔ Fibre musculaire lisse (FML) ou leïomyocyte : mouvement
involontaire sous le contrôle du système nerveux végétatif ou
autonome, aspect non strié.
Tissu musculaire
A) Le muscle strié squelettique :
• Le rhabdomyocyte (= cellule musculaire striée squelettique) est une cellule
d’origine mésodermique et plurinucléée. Présente une capacité de
contraction.
• Le cytoplasme du rhabdomyocyte est séparé en deux compartiments :
- le sarcoplasme avec les organites classiques
- le myoplasme avec l’appareil contractile
• L’appareil contractile permet le racourcissement de la cellule (contraction). Il
se présente sous la forme de l’enchainement de sarcomères formés de
myofilaments d’actine et de myosine. Cet enchainement forme une
myofibrille.
Tissu musculaire
Le sarcomère est l’unité de base contractile de la fibre musculaire. Il est compris
entre deux stries Z, et comprend une bande A et deux 2 demi-bandes I.
Tissu musculaire
Il existe 3 types de FMSS:
➔ Fibres extrafusales : constituent le corps du muscle, fibres
majoritaires.
- Fibres de type I : contraction lente mais resistante
-
Fibres de type II: contraction rapide mais fatigable
➔ Fibres satellites : cellules souches mononucléées pour la régénération
du tissu.
➔ Fibres intrafusales : dans le fuseau neuromusculaire, recepteur qui
informe le système nerveux central de l’état de contraction du muscle.
Tissu musculaire
Les rhabdomyocytes forment le muscle qui est un organe compartimenté
par du tissu conjonctif :
➔ l’epimysium : tissu conjonctif dense qui entoure le muscle.
➔ le perimysium : tissu conjonctif dense qui délimite les faisceaux de fibres
musculaire.
➔ l’endomysium : tissu conjonctif lache qui entoure la fibre ou cellule
musculaire.
.....
..._
•
i
l
Tissu musculaire
B) Muscle cardiaque (myocarde) :
• Définition : tissu musculaire spécialisé dans la genèse d’un rythme
cardiaque autonome.
• Il existe 3 types cellulaires :
- Les cellules cardionectrices (cardiomyocytes automatiques) :
responsables de la création de l’influx nerveux à l’origine du rythme cardiaque
et de sa transmission.
- Les cardiomyocytes contractiles: bifurqués et contractés de
manière synchrone sous l’effet de la dépolarisation transmise par les cellules
cardionectrices, par des jonctions spécialisées appelées stries scalariformes.
- Les cellules myoendocrines : sécrétion endocrine du peptide
atrial natriurétique.
Tissu musculaire
Noyau
Jonction gap
\
Sarcomère
Stries scalariformes
Cardiomyocytes contractiles
Tissu musculaire
C) Le muscle lisse :
•
•
La fibre musculaire lisse ou léiomyocyte est mononucléée et contient
un appareil contractile formé également d’actine et de myosine, mais
sans organisation en sarcomères, elle est donc non striée.
Elle contient de nombreuses jonctions communicantes afin de se
contracter de manière synchronisée avec les cellules musculaires
voisines.
Les FML se retrouvent typiquement dans le tube digestif et dans la paroi
des vaisseaux.
•
Stage de Prè-rentrée 2015
Tissu nerveux
Diaporama révisé par Alizé STEHELIN (ATM2)
152
Tssu neuroglial
A) Définition :
• Le tissu tissu nerveux ou tissu neuro-glial est spécialisé dans la
réception, le traitement et la transmission de signaux électriques.
• Il est constitué des neurones (unités fonctionnelles) et des
cellules gliales (soutient, nutrition).
• Le système nerveux se décompose en :
- système nerveux central
- système nerveux périphérique
Tissu neuroglial
B) Le neurone :
Il est constitué :
- du corps cellulaire ou pericaryon ou soma
- de dendrite(s) : prolongements centripètes
- d’un axone, unique.
Le terme de neurite regroupe les prolongements autour du
corps : dendrite(s) + axone.
154
Tissu neuroglial
• Classification des neurones :
Morphologique :
- selon le nombre de neurite : unipolaire, bipolaire, multipolaire, apolaire,
pseudo-unipolaire.
- selon la forme du corps cellulaire : pyramidal, granulaire.
- selon la taille de l’axone : neurone de projection ou d’association.
Fonctionnelle :
- neurones sensoriels pour les sens
- neurones sensitifs pour la sensibilité
- neurones moteurs ou motoneurones pour la mobilité
- neurones dopaminergiques, glutaminergiques, serotoninergiques …
selon le neurotransmetteur utilisé.
Tissu neuroglial
Neurone multipolaire
Neurone pseudo-unipolaire
Neurone bipolaire
Classification morphologique des neurones : exemples
Tissu neuroglial
C) La synapse :
La synapse est une jonction particulière entre deux neurones, ou entre un
neurone et une autre cellule (cellule musculaire, récepteur sensoriel).
Il y a 2 types de synapses :
- électrique : échange d’ions par le biais de jonctions communicantes.
- chimique : libération de neurotransmetteurs dans l’espace synaptique
par le neurone prè-synaptique.
Synapse électrique
Synapse chimique
157
Tissu neuroglial
D) Les cellules gliales :
Rôle dans le développement et la nutrition des neurones, et dans le maintient
d’un environnement stable.
Les astrocytes :
-
classification morphologique :
- astrocyte fibreux dans la susbtance blanche
- astrocyte protoplasmique dans la substance grise
-
classification fonctionelle :
- type 1 : liaison entre les neurones et les vaisseaux sanguins pour la
nutrition du neurone. Participation à la barrière hémato-encéphalique.
- type 2 : entourent l’axone au niveau des noeuds de ranvier (interruption
de la gaine de myeline) ⇾ rôle dans la conduction, et recapture du
neurotransmetteur dans la fente synaptique ⇾ rôle dans la transmission
synaptique.
Tissu neuroglial
D) Les cellules gliales :
Les oligodendrocytes : synthétisent la gaine de myeline dans le système
nerveux central.
Les cellules de schwann ou neurolemnocytes : synthétisent la gaine de
myeline dans le système nerveux périphérique.
Les microglyocytes : phagocytent les dechets et corps étrangers.
Les épendymocytes ou cellules épendymaires : tapissent la paroi des
ventricules.
-
les épendymocytes situés dans les plexus choroïdes sécrètent le liquide
céphalorachidien (LCR) et participent à la barrière hémato-méningée.
les épendymocytes situés hors des plexus choroïdes possèdent des cils
qui servent à la circulation du LCR.
Tissu neuroglial
E) Organisation du tissu nerveux :
Il est formé de deux substances:
- La substance blanche : axones des neurones. Elle est centrale
au niveau du cerveau et périphérique dans la moelle épinière.
- La substance grise : corps cellulaires des neurones. Elle est
périphérique dans le cerveau et centrale dans la moelle épinière.
Il se décompose en:
- SN central : hemisphères cérébraux + cervelet + tronc cérébral
+ moelle épinière ⇾ structures contenues dans une cavité de
protection.
- SN périphérique : ensemble des nerfs émergeants du TC (nerfs
crâniens) ou de la ME (nerfs rachidiens) + ganglions.
Tissu neuroglial
Le SNC est enveloppé par les méninges :
-
la dure mère est la plus externe, au contact de l’os. C’est une pachyméninge ou
méninge dure.
-
l’arachnoïde est intermédiaire.
-
la pie mère est la plus interne. L’arachnoïde et la pie mère sont des
leptoméninges ou méninges molles.
163
Tissu neuroglial
Dans le SNP, les nerfs sont entourés d’enveloppes de tissu conjonctif :
-
l’epinèvre, la plus externe
le périnèvre intermédiaire
l’endonèvre, la plus interne
Les ganglions sont des amas de corps cellulaires de neurones.
-
les ganglions sensitifs ne contiennent pas de synapse.
les ganglions autonomes contiennent des synapses.
Séance 6
Mitochondries
Peroxysomes
Matrice Extra-Cellulaire
Stage de Pré-Rentrée 2015
Mitochondrie
Diaporama réalisé par Armelle OTINIANO (TSN)
166
Images provenant du cours de M. Delbeq
Définition de la mitochondrie
-Origine : procaryote aérobie
-La cellule eucaryote est le fruit d’une symbiose entre : une
cellule ancestrale anaérobie et un procaryote aérobie
-Elle possède une double membrane mais ne fait pas partie du
système endomembranaire.
- Fonctions Principales :
- Production d’ATP (donc d’énergie)
- Permet la mise en route de l’apoptose (= mort cellulaire programmée)
Présentation de la mitochondrie (1)
Diamètre : 0,5 – 1µm
Matrice
Similaire aux bactéries
Membrane interne
Double membrane
Formation de crêtes par la mb
interne
Membrane externe
Espace intermembranaire
L_J
100nm
Présentation de la mitochondrie 2
Schéma d’une mitochondrie
Comment l’étudier
Objectif : voir et suivre la dynamique des mitochondries
Microscopie optique :
-lumière visible : coloration vert de Janus B
-fluorescence : Rhodamine 123 et MitoTracker, GFP avec signal d’adressage
mitochondrial
Fonctions
La fonction principale est la RESPIRATION CELLULAIRE :
Consommation d’ O2 et de molécules carbonées → produire de l’ATP et du CO2
-Dégradation des acides gras via la béta-oxydation (= casser les gros acides gras en
petites molécules carbonées)
-Participation à l’apoptose
-Synthèse de métabolites : hème, hormones stéroïdes, hydroxylation de molécules par
cytochrome P450 …
-Contrôle des concentrations cytosoliques en calcium,
balance redox
Au final le métabolisme procaryote sert maintenant à la cellule eucaryote  il y a
eu une véritable intégration de son métabolisme
Fonction principale: la production d’ATP (1)
L’objectif de la mitochondrie est de crée un gradient de H+ afin de produire de l’ATP
Fonction principale: la production d’ATP (2)
-Antiport ADP/ATP
-Membrane externe :
perméases pour les
métabolites et passage des
électrons
sous forme de cofacteurs
réduits avec les navettes.
- Symports métabolite/proton H+ (grâce à la DDP et au gradient de H+)
Principe généraux des transferts d’électrons
Les complexes de la chaine respiratoire (1)
La chaine respiratoire (membrane interne) est composée de :
4 complexes protéiques membranaires contenant des atomes métalliques
récepteurs d’électrons (Fe, Cu …) :
-Complexe I (NADH déshydrogénase) : entrée de e- du NADH et transfert à UQ
-Complexe II (succinate déshydrogénase) :entré des e- venant du FADH2 et transfert vers UQ
-Complexe III (complexe b-c1) : récupération des e- de l’UQ (réduite UQH2) et transfert au cytochrome C
-Complexe IV (cytochrome c oxydase) : récupération des e- du cytochrome c réduit et transfert) l’
(formation d’eau)
On compte donc 2 transporteurs d’électrons :
-l’Ubiquinone dans la membrane interne
-Cytochrome C soluble dans l’espace intermembranaire
O2
Les complexes de la chaine respiratoire (2)
Schéma de la chaine respiratoire
Les navettes
Glycéro-phosphate*
Malate Aspartate*
NADH
NAD
NADH
Ubiquinone
Glycolyse
Aspartate
Malate
Mb ext
Mb ext
Mb int
Mb int
Aspartate
Transfert d’électrons du NADH cytosolique
vers l’ubiquinone de la mb interne
Malate
NADH
*Mécanismes simplifiés
L’ATP synthase
Complexe protéique très important (plus de 500 kDa), composé de deux parties :
-« pied » transmembranaire et « tige » : ATPase F0
-« tête » : ATPase F1
Energie électrochimique
( gradient de H+)
Energie mécanique
(rotation)
Energie chimique
(liaison phosphate ATP)
Résumé des transportes de proton
Autres rôles (1)
• La mitochondrie participe à la synthèse de :
-stéroïdes (grâce au cytochrome P450)
-l’hème (pour cytochromes, hémoglobines, myoglobines…) à partir du citrate
(début et incorporation du Fe dans la matrice mitochondriale)
Autres rôles (2)
• La mitochondrie a un rôle clé dans l’apoptose :
Libération dans le cytosol de cyt. C et procaspases (apoptose)
Libération de ca2+ et d’H+ (acidification du cytosol)
Effondrement des gradients et arrêt de la production d’ATP
Cycle biologique
Présence d’un génome mitochondrial :
-variable selon les espèces
-circulaire (chez l’homme)
-contient les gènes pour ARNr des mitoribosomes des ARNt
-contient les gènes codant pour 13 protéines mitochondriales
Réplication de l’ADNmt indépendante du cycle cellulaire
Ribosomes mitochondriaux de type procaryote
Cycle de division/fusion régulé par GTPase sur les deux membranes
Les mitochondries sont des organites semi-autonomes
Leur nombre varie selon le type cellulaire et la demande en ATP
Adressage des protéines (1)
La mitochondrie a besoin de bien plus de protéines que des 13 qu’elle a codés dans
son génome. Il faut donc lui adresser des protéines qui sont codées dans le noyau.
Les protéines mitochondriales codées par le génome nucléaire sont adressées à la mitochondrie de
manière post-traductionnelle. Elles ont donc un signal d’adressage.
• Protéines de la matrice → la majorité est clivée : le peptide signal en N-ter (env 20aa) Clivée après
transport.
• Toutes les protéines de la membrane externe
Plusieurs de l’espace intermembranaire et de la membrane interne
La translocation met en jeux des complexes protéiques:
- TOM ( Translocator Outer Membrane): à travers la mb externe
- TIM (Translocator Inner Membrane): à travers la mb interne
- chaperonnes
séquence signal interne
non clivée
Adressage des protéines (2)
TOM
Cytosol
Mb ext
TOM
Espace
inter Mb
TIM
TIM
Mb int
Matrice
/!\ les protéines sont
adressées sous forme
dépliées
Transmission et conséquences pathologiques
Chez l’homme: transmission des mitochondries maternelles uniquement
Il existe des sous-unités de la chaîne respiratoire, codées par le noyau spécifiques
de certains tissus (ex: muscles squelettiques, cœur…)
Anomalies du génome mitochondrial (congénitales ou acquise) s’expriment
dans des cellules caractérisées par:
- forte consommation d’oxygène
- pas ou peu de renouvellement (ex: neurones et cellules musculaires)
Ces cellules auront donc un hypo-fonctionnement, par manque d’énergie.
Contribution au vieillissement : production d’ions superoxydes (O2-)
Stage de Pré-Rentrée 2015
Peroxysome
Diaporama réalisé par Armelle OTINIANO (TSN)
186
Définition du peroxysome
Organite à simple membrane (/!\ hors du système endomembranaire)
Taille: 0,1 à 1 µm
Composé de vésicules reliées par des canalicules
Pas de ribosomes ni d’ADN
Origine des protéines:
- Les solubles : le cytosol
- Les transmembranaires : le RE
Rôle : emploi de l’O2 dans 3 voies métaboliques :
- b- oxydation des acides gras à très longues
chaînes
- production/dégradation du peroxyde
d’hydrogène (= eau oxygénée = H2O2)
- hydroxylation des molécules
Présentation du peroxysome
L’intérieur des vésicules et des canalicules est nommé
« matrice ».
Vésicules : peut contenir une région para cristalline
riche en protéines (ex: urate oxydase chez le rat (non
présente chez les primates)
Transports à travers la mb:
- peroxines (importation des protéines)
- transporteurs ABC (métabolites)
Formation
En fonction du métabolisme on compte plus ou moins de peroxysomes. La cellule peut
donc en créer de nouveau ou les faire se fusionner selon la demande.
Adressage des protéines
• Toutes les protéines des peroxysomes sont synthétisées dans le cytosol
•
Intervention de peroxine cytosolique pour l’adressage des protéines
• Intervention de protéines chaperonnes consommant de l’ATP pour le maintient de la
protéine sous forme dépliée, jusqu’au peroxysome
•
Pas de clivage des signaux d’adressage
Protéines solubles:
Protéines transmembranaires:
- signal PTS-1: extrémité C-terminale
- PTS-2 si un seul domaine transmembranaire
- signal PTS-2: extrémité N-terminale
- signal dans boucle matricielle entre 2 domaines
- translocation grâce à peroxines cytosoliques +
complexe d’importation
transmembranaires
- insertion dans la membrane grâce à des
peroxines cytosolique
Fonctions
Dégradations (catabolisme et détoxification, génère H2O2 consommé par catalase):
- oxydation de nombreux métabolites (ex: éthanol)
- oxydation des acides aminés D (ex: D-proline, NMDA…)
- oxydation des purines
- β-oxydation des acides gras à très longues chaînes
Synthèses:
- acides biliaires: oxydation du cholestérol
- plasmalogène: phopholipide particulier (liaison ether avec un alcool gras) présent par exemple
dans le cerveau et coeur
En conclusion la dynamique des peroxysomes varie en fonction du type cellulaire et de la vie de la cellule
Stage de Pré-Rentrée 2015
Matrice Extra-Cellulaire
Diaporama réalisé par Armelle OTINIANO (TSN)
186
Définition
•
Les cellules de notre organisme baignent dans un milieu appelé matrice
extra cellulaire (MEC)
•
La MEC peut avoir différentes formes selon l’organe où elle se trouve, par
exemple celle de l’os est calcifiée.
•
Elle se constitue d’eau, de sels minéraux et de macromolécules.
•
On y retrouve toujours certaines cellules et d’autre y sont en transit
•
Elle est synthétisée par les cellules qui la peuplent et qui l’entourent.
•
Fonctions :
Support cellulaire
Occupe l’espace entre les cellules
Régule le passage :
-
des nutriments
de l’information entre les cellules (ex : hormones)
la prolifération cellulaire
Cellules résidentes
D’origine conjonctive :
- Fibroblastes : cellules constitutive du TC (le fibrocyte est un fibroblaste « vieux »)
- Adipocytes : grosse cellules de réserve lipidique (100 µm de diamètre, la moyenne est de 20 µm)
Blanc : avec une vacuole lipidique principale et unique.
Brun : plusieurs vacuoles lipidiques : son rôle particulier est la production de chaleur (très rare
chez l’adulte)
D’origine sanguine :
- Les macrophages
- Les mastocytes
Cellules en transit
Toutes d’origine sanguine, elles ne naissent pas dans la MEC mais dans la moelle osseuse.
Elles vont passer du compartiment sanguin à la MEC via la diapédèse. Lors d’une réaction
inflammatoire on les retrouvent en très dans nombre dans la MEC.
- Les polynucléaires : une fois dans la MEC leur
vie est comptée, quoiqu’il arrive ils vont y mourir dans en
quelques jours par apoptose
- Les cellules lymphoïdes : elles patrouillent dans tout l’organique et ont pour particularité
de retourner dans le sang s’il n’y a pas d’agent infectieux
Fibres (1)
Les fibres de collagène :
-
Les plus abondantes du corps
Très résistantes sur les plans chimiques et mécaniques
On compte 29 types
Structure de base : chaînes alpha (≠ hélices alpha) composées principalement de glycine puis en
moindre mesure de proline et d’hydroxyproline
Synthèse dépendante de la vitamine C (sinon Scorbut) :
-dans les fibroblastes sous forme de protocollagène (tropocollagène + télopeptides)
-en extracellulaire assemblage en micro fibrilles, fibrilles, fibres puis faisceaux.
Fibres (2)
3 chaines alpha → Protocollagène → Tropocollagène
Fibrilles
Fibres
Fibres (3)
On distingue :
Le Fibrillaire :
-collagène I : le plus abondant, résistant, répandu, gros (2 à 10µm) et visible en MO
-collagène II : retrouvé dans tous les cartilages, plus fin que le collagène I
-collagène III : dit « fibres de réticuline », plus fin encore et forme des réseaux plus
compactes que les non-fibrillaires
Non-fibrillaire (c’est-à-dire en réseaux au niveau)
-collagène IV : retrouvé dans la LB
Fibres (4)
Les fibres élastiques ont 2 composantes :
-
L’élastine riche en proline et en glycine, synthétisée pas les fibroblastes sous forme
de tropoélastine, se polymérise aussi en dehors de la cellule
-
Fibrilline là pour structurer l’amas amorphe d’élastine
La synthèse d’élastine est maximale durant la vie fœtale puis ne cesse de diminuer au
cours de la vie.
Elle permet l’étirement mais surtout le retour à la normale d’un tissu
Si mutation maladie de Marfan
Substance fondamentale (1)
La substance fondamentale est la charpente de la MEC, elle est constituée de
glycosaminoglycanes (GAG), on distingue :
-le seul non sulfaté : l’acide hyaluronique c’est le plus hydraté de tous,
plus il est présent plus le tissu est lâche.
-les sulfatés : ils sont moins hydratés donc plus ils sont présents plus le
tissu est rigide. Il y a le chondroïtine sulfate, dermatane sulfate, l’héparane
sulfate, le perlécan…
Substance fondamentale (2)
Protéine d’adhérence
Les protéines d’adhérence, ou colle biologique, sont surtout des glycoprotéines, on
distingue :
-
Les fibrillaires
o la fibriline,
o la fibronectine plusieurs formes (dimère, oligomère …) plusieurs domaines de liaison
(GAG, collagène, certains récepteurs mb comme les intégrines)
-
Les non-fibrillaires
o la laminine, retrouvée dans la LB
o l’entactine (aussi nommé nidogène), retrouvé dans la LB
Séance 7
Cytosquelette
Adhérence et Jonctions
Stage de Pré-Rentrée 2015
Cytosquelette
Diaporama révisé par Asma LAHMAR (ATM2)
Sommaire
•
•
•
•
•
I- Généralités
II- Fonctions
III- Microfilaments d’actine
IV- Microtubules
V- Filaments intermédiaires
I.Généralités
•Le cytosquelette est l’ensemble de structures filamenteuses ou
tubulaires à l’intérieur d’une cellule ayant pour fonction principale
de maintenir la forme de la cellule.
M
ormrane
cellulaire
I.Généralités
I.Généralités
I.Généralités
I.Généralités
I.Généralités
I.Généralités
I.Généralités
Fonctions
 Maintenir la forme cellulaire.
 Servir de support structural à plusieurs fonctions
cellulaires :
- Mouvements (cils, flagelles)
- Absorption (microvillositées)
- Jonctions, Communication
Fonctions
Microfilament
Microfilament
• A) Nucléation et stabilisation:
•
•
La formation des MF est spontanée +++. ([monomères]=1000x Ccritique)
Le complexe Arp 2/3 : situé à l’extrémité – du MF d’actine, il permet de réguler
la polymérisation de l’actine et permet la formation d’un réseau branché
d’actine.
+
+
•
•
La tropomyosine : c’est une protéine fibreuse qui permet la stabilisation
latérale de la double hélice d’actine F.
Les protéines de coiffe : situées à l’extrémité +, elles permettent la
stabilisation des MF d’actine en bloquant la polymérisation/dépolymérisation.
Microfilament
• B) Organisation : les MF d’actines peuvent s’organiser de 3 façons:
– Faisceau serré (ou parallèle) : grâce à la fimbrine.
– Faisceau large (ou contractile) : grâce à l’alpha-actinine.
– Réseau tridimensionnel : grâce à la filamine.
FAISCEAU SERRÉ
FAISCEAU LARGE
FitTVYf
ne
.---..
20nm
222
RESEAU
Microfilament
Microfilament
Microfilament
Microtubules
Microtubules
Microtubules
Microtubules
Microtubules
In vivo
•
Au niveau de l’extrémité – on trouvera un complexe de nucléation qui
empêchera la dépolymérisation à son niveau : ce sont les corpuscules
basaux et les centres organisateurs MTOC (composé de 2 centrioles +
du matériel péricentriolaire).
Tubuline gamma (matériel péricentriolaire, site de nucléation)
+
•
Du coup la polymérisation et la dépolymérisation se feront par alternance
au niveau de l’extrémité +.
Microtubules
In vivo
• On a alors un succession de :
- Catastrophe (dépolymérisation)
- Sauvetage (reprise de la croissance, polymérisation)
Coiffe
de
GTP
+
tubuline
liée au
GDP
croissance
«
catastrophe
»
Microtubules
Microtubules
Microtubules
Microtubules
E) Structures pluritubulaires :
- Centriole :
C’est un structure en rayon de roue constitutive du
centrosome.
Centrosome = 2 centrioles perpendiculaires + matériel
péricentriolaire.
Les centrioles participent à la formation du centre cellulaire
au cours de l’interphase, et constituent les asters lors de la
mitose.
- Cils et flagelles :
Constitués d’un corpuscule basal et d’un axonème, ce
sont des structures stables qui jouent un rôle dans la
mobilité cellulaire et extracellulaire (ex: spermatozoïdes,
épithélium bronchique…).
Filaments intermédiaires
•Les filaments intermédiaires sont les
structures les plus stables et les
moins solubles du cytosquelette.
•Ils sont constitués de sous-unités
fibreuses (et non globulaires), qui
varient selon les types cellulaires.
•L’assemblage est spontané (donc
pas d’hydrolyse de nucléotides.)
Filaments intermédiaires
Filaments intermédiaires
Filaments intermédiaires
B) Fonctions :
- résistance à l’étirement dans la cellule musculaire.
- stabilité mécanique de la peau.
- augmentation du diamètre du neurone (augmente la
vitesse du potentiel d’action).
- organisation des chromosomes dans le noyau (lamines).
239
Stage de Pré-Rentrée 2015
Adhérence et jonctions
Diaporama révisé par Alina ZERBI (TSN)
258
Sommaire
I – Généralités
II- Les molécules de l’adhérence et de jonction:
III – Les jonctions intercellulaires
A) Jonctions étanches
B) Jonctions adhérentes
C) Desmosomes
D) Jonctions communicantes
E) Hémidesmosomes
I- Généralités
I- Généralités
• Une cellule n’est pas indépendante, elle évolue au sein d’un environnement et est
rattachée aux cellules voisines et à la matrice extracellulaire par des jonctions.
• Il existe donc des jonctions cellule/cellule ou cellule/MEC (matrice extracellulaire).
•Une jonction met en jeu des molécules d’adhérence et interagit la plupart du temps
avec le cytosquelette.
• Les jonctions jouent un rôle fondamental dans la communication intercellulaire, le
maintien de l’intégrité des tissus et la migration cellulaire.
I- Généralités
LES 6 CARACTERES DE L’ADHERENCE CELLULAIRE
Premier caractère
Le programme génétique de la cellule lui permet l’expression sélective de récepteurs.
Deuxième caractère
Les molécules d’adhérence ont des ligands variés (certaines n’en auront qu’un seul, d’autres en auront
plusieurs).
Troisième caractère
Les cellules contrôlent l’adhésion en modulant la densité des récepteurs (=le nombre), leur agrégation
(s’ils sont rassemblés ou non) et leur état d’activation (actif ou inactif). Nb de points de colle.
Quatrième caractère
L’adhésion peut être modulée grâce à la variabilité des taux de liaison et de dissociation des ligands
(force d’adhésion du récepteur). Force du point de colle.
Cinquième caractère
Grâce aux protéines d’adaptation, les protéines d’adhérence peuvent relier le cytosquelette.
Sixième caractère
La fixation d’un ligand à une molécule d’adhérence peut activer des voies de transduction du signal
(signalisation intracellulaire) qui déclenche des changements : d’expression génique, de différenciation
cellulaire, de sécrétion, de mobilité, d’activation des récepteurs et de division cellulaire.
I- Généralités
HETEROTYPIQUE / HOMOTYPIQUE
Liaison homotypique / homophilique : Association de 2 récepteurs identiques situés
sur 2 cellules.
Liaison hétérotypique / hétérophilique : Association de 2 récepteurs différents situés
sur 2 cellules ou entre une cellule et la matrice.
II- Molécules de l’adhérence
et de jonctions
II- Les molécules de l’adhérence et de jonction
Nt
A) Protéines de l’adhérence
Boucle Ig
 Les Ig- CAM
:
Il en existe plusieurs familles. On les appelle Ig-CAM car elles
ont des domaines extracellulaires (boucles) semblables aux
immunoglobulines (Ig).
Elles peuvent faire des interactions hétérotypiques et
homotypiques.
 Les cadhérines :
Elles possèdent 5 domaines CAD extracellulaires caractéristiques qui
sont calcium-dépendants. Elles ont généralement 1 segment
transmembranaire, SAUF la cadhérine T qui est ancrée à un GPI.
Elles ne réalisent que des interactions homotypiques entre deux
cellules. Jamais cellule-matrice !
Cadhérine E, desmocolline,
desmogléine, RET
MEC
Cytoplasme
Ct
5
4
3
2
1
5
4
3
2
1
GPI
MEC
Cyt
Cadhérine T
II- Molécules de l’adhérence
et de jonctions
 Les intégrines :
Ce sont des hétérodimères : elles possèdent 1 chaine α et
1 chaine β.
Elles réalisent des interactions hétérotypiques
uniquement. Les interactions seront cellule-cellule ou
cellule-matrice.
Nt Nt
MEC
Ct
 Les sélectines:
α
Lectine
Elles possèdent un domaine lectine qui reconnait les mucines
(sucre membranaire). Elles ne réalisent que des interactions
hétérotypiques (sélectine-mucine) entre deux cellules.
Cytoplasme
β
Ct
Nt
MEC
Cytoplasme
B) Glucides de l’adhérence
Ct
 Les mucines:
Elles réalisent des interactions hétérotypiques entre deux cellules avec les sélectines.
II- Molécules de l’adhérence
et de jonctions
C) Protéines de jonction n’ayant pas un rôle d’adhérence
 Les occludines:
On les retrouve dans les zonula occludens (jonctions
étanches)
Nt
Ct
 Les claudines :
On les retrouve dans les zonula occludens (jonctions
étanches)
Nt
Ct
 Les connexines :
On les retrouve dans les jonctions communicantes.
Nt
Ct
III- Jonctions intercellulaires
III- Les jonctions intercellulaires
Pôle apical
① Jonction étanche
② Jonction adhérente
③ Desmosome
④ Jonction communicante
Lame basale
⑤ Hémi-desmosome
Pôle basal
III- Jonctions intercellulaires
Zonula =
tour de la
cellule
① Jonction étanche
③ Desmosome
② Jonction adhérente
Macula =
tâche
Fascia = face
④ Jonction
communicante
⑤ Hémi-desmosomes
Liaison au cytosquelette :
ZONULA = ACTINE (zonula adherens, zonula occludens)
DESMOSOME = Filament intermédiaire (desmosome, hémi-desmosome)
III- Jonctions intercellulaires
A) Jonctions étanches = Zonula occludens = Jonctions serrées = Tight Junctions
Rôle :
Elles scellent les cellules épithéliales afin
d’empêcher la fuite de molécules entre ces
cellules. Elles auront un rôle dans la
polarisation de la cellule.
III- Jonctions intercellulaires
Protéine de jonction transmembranaire :
-Claudine
-Occludine
LIAISON HOMOTYPIQUE
Jonctions étanches = zonula occludens
OCCLUDENS-OCCLUDINE-CLAUDINE
Protéines adaptatrices
(intracellulaire) :
-ZO1 + ZO2 + Spectrine
Cytosquelette :
-MF actine
Spectrine
MF Actine
ZO2
ZO1
Spectrine
MF Actine
Occludine
ZO2
ZO1
Claudine
III- Jonctions intercellulaires
B) Jonctions adhérentes = Zonula adherens = Jonctions intermédiaire =
Desmosome en ceinture
Rôle :
Elles assurent l’intégrité physique de
l’épithélium en joignant les filaments
d’actines de deux cellules voisines
III- Jonctions intercellulaires
Protéine d’adhésion :
-Cadhérines E
LIAISON HOMOTYPIQUE
Protéines adaptatrices (intracellulaire) :
-β caténine + α caténine
-Plakoglobine + α caténine
Cytosquelette :
-MF actine
5
4
3
2
1
5
4
3
2
1
caténines
5
4
3
2
1
β
5
4
3
2
1
α
MF Actine
5
4
3
2
1
5
4
3
2
1
caténine
Plakoglobine
5
4
3
2
1
MF Actine
5
4
3
2
1
α
Cadhérines E
III- Jonctions intercellulaires
C) Desmosome = Macula adherens = Jonctions discoïde
Rôle :
Ils permettent l’adhésion locale de deux
cellules en joignant leur filaments
intermédiaires. (=Bouton pression)
Plaque d’adhérence
Desmoplakine
plakoglobine
Membrane plasmique
Filament intermédiaire
de cytokératine
Filament
intermédiaire de
cytokératine
Desmosomes
Cadhérine E
Espace extracellulaire
III- Jonctions intercellulaires
Protéine d’adhésion :
-Desmocolline :
-Desmogléine
LIAISON HOMOTYPIQUE
Protéines adhésion = DESMO
Protéines adaptatrices = PLAK
Protéines adaptatrices (intracellulaire) :
-(Plakoglobine) facultatif + Desmoplakine
Cytosquelette :
-Filaments intermédiaires
5
4
3
2
1
5
4
3
2
1
5
4
3
2
1
Desmoplakine
5
4
3
2
1
FI
5
4
3
2
1
5
4
3
2
1
5
4
3
2
1
Desmoplakine Plakoglobine
5
4
3
2
1
FI
Desmocolline
Desmogléine
III- Jonctions intercellulaires
D) Jonction communicante = Fascia communicans = Gap junctions
Rôle :
Elles permettent le passage de molécules hydrophiles (PM<1KDa) et des petits ions et
participent ainsi à la communication intercellulaire.
Cellule A
Nt
Canal
Connexon
Ct
X6
X2
Cellule B
FERME
Protéine = Connexine
OUVERT
Prot <1KDa
Pas de liaison au cytosquelette !
Jonction communicante
X Plein
III- Jonctions intercellulaires
E) Hémi-desmosome = Macula adherens
Rôle :
Ils permettent de fixer les cellules à la lame basale en ancrant les filaments
intermédiaires.
Filament intermédiaire de
cytokératine
Lame basale
Plaque de protéines adaptatrices
Intégrines α6β4
Membrane plasmique
III- Jonctions intercellulaires
Ligand extracellulaire:
-Laminine + Collagène VII
(pour intégrines)
-Collagène VII directement
(pour BPAG2)
Trousseau de collagène VII
Laminine
Protéine d’adhésion :
-Intégrine α6β4
-Collagène XVII = BPAG2 :
BPAG2
Intégrine
Protéines adaptatrices
(intracellulaire) :
-Plectine
MEC
α6
Cytoplasme
Cytosquelette :
-FI
FI
β4
FI
Séance 8
Noyau, chromosomes et caryotype
Mitose
Méiose
Stage de Pré-Rentrée 2015
Noyau, chromosomes & caryotype
Diaporama révisé par Caroline (TSN)
252
Sommaire
I. Généralités
II. L’enveloppe nucléaire
III. Description du pore nucléaire
IV. Les échanges nucléo-cytoplasmiques
V. La lamina nucléaire
VI. Organisation de l’ADN dans le noyau
VII. Nucléole et synthèse des ribosomes
VIII. Étude génomique
IX. Anomalies
Généralités
• En principe : NOYAU = unique et au centre de la cellule
(sauf GR, certains kératinocytes, cellules plasmodiales et syncitiales).
• Contient presque 100% du génome (ADN)
Délimité par une double membrane percée de pores
• Forme: rond (neurone), ovale (FB), polylobé (PN)
• Taille : définie par le rapport nucléo-cytoplasmique
= place qu’il occupe dans la cellule
(N/P élevé : cellule différenciée, N/P faible : cellule jeune/cancéreuse)
• Mise en évidence du noyau :
- par fluorescence DAPI sur cellule vivante
- par colorants basiques (hématoxiline) sur cellule fixée
- par réaction de Feulgen
Enveloppe nucléaire
Composée de 2 membranes séparées par l’espace péri-nucléaire,
(lui-même en continuité avec la lumière du RE).
-mb externe = même composition que la membrane du RER
-mb interne = canaux calciques, récepteurs aux histones (régulation de
l’expression des gènes)
Variantes :
 se désassemble en
prométaphase
 se réassemble en télophase
Pendant l’interphase, double rôle :
- séparation du génome
- interaction avec le génome
Description du pore nucléaire
Composition :
 2 anneaux enchâssés dans l’enveloppe nucléaire : cytosolique +
nucléoplasmique
+ 1 petit anneau nucléoplasmique
 1 transporteur central pour les grosses molécules (PM > 40 kDa)
 8 canaux latéraux pour diffusion facilitée des petites molécules (PM<40kDa)
 Ancrage de nucléoporines
N-Glycosylées dans l’enveloppe.
Échanges nucléo-Cytoplasmiques
• Passage à travers la mb nucléaire = dans les deux sens
 protéine sous forme repliée
- Cytosol → nucléoplasme = via importine (α+β)
- Nucléoplasme → cytosol = via exportine
•
Ces molécules reconnaissent un signal d’adressage :
-NRS : Rétention
-NLS : Localisation
-NES : Exportation
•
Phénomène régulé par le nombre de pores et le
masquage/démasquage des séquences d’adressage.
Lamina nucléaire
Lamina nucléaire = nucléosquelette formé par des lamines (FI)
-donne sa forme à l’enveloppe
-phosphorylation des lamines → rupture de l’enveloppe (cf mitose).
Organisation de l’ADN dans le noyau
•
Génome humain :
23 paires de chromosomes (chr),
3,2.10^9 pb/génome haploïde
•
Chromatine (ADN + protéines)
- dispersée = euchromatine
- condensée = hétérochromatine
- hypercondensée = chr mitotiques
(NB : il n’y a pas de noyau lors de la mitose)
• Nucléosome = ADN + Histones nucléosomiques
(2*H2A, 2*H2B, 2*H3, 2*H4)
H1 : empilement nucléosomes
ADN
Histones
Nucléole et synthèse des ribosomes dans
le noyau
• Région intra-nucléaire présente à l’interphase.
• Contient les régions NOR des chromosomes acrocentriques
(= 5paires : 13, 14, 15, 21, 22).
• Responsable de la synthèse des ribosomes :
- synthèse d’ARNr (ribosomal) 45S
- incorporation de l’ARNr 5 S non nucléolaire
- séparation des 2 sous-unités, transfert par les pores,
et assemblage des sous-unités
Nucléole et synthèse des ribosomes dans
le noyau






Etape 1 : transcription de l’ARNr 45S
Etape 2 : importation de protéines ribosomales et de maturation
Etape 3 : formation de la particule ribonucléoprotéique (condensation)
Etape 4 : clivage de l’ARNr 45S en 28S, 18S et 5,8S
Etape 5 : incorporation de l’ARNr 5S (synthétisé hors du nucléole)
Etape 6 : transfert des sous unités par les pores
 ASSEMBLAGE DANS LE CYTOSOL SUR UN ARNm !
Étude génomique
•
•
•
•
Réalisée sur cellules somatiques isolées en mitose
Observation au microscope optique
Coloration standard = Giemsa
Caryotype normal : 46 XX ou 46 XY
Étude génomique
Étude génomique
•Mise en évidence de bandes chromosomiques :
 Bandes G: Giemsa + Digestion enzymatique ménagée.
 Bandes R: Giemsa + Dénaturation thermique ménagée.
 Bandes C: Giemsa + coloration au baryte
 Bandes Q: Quinacrine (fluo)
 NOR: régions colorées au nitrate d’argent.
Étude génomique
Autre méthode :
• Cytogénétique moléculaire : technique de FISH
(Fluorescent In Situ Hybridization)
 Utilisation de sondes d’ADN ou d’ARN complémentaires.
AVANTAGES
 Ne nécessite pas
obligatoirement de cellules en
métaphase
 Bonne résolution
 Technique de recherche +++
INCONVENIENT
 « On ne trouve que ce que l’on
cherche »
Étude génomique
Anomalies
De plusieurs sortes :
 Constitutionnelles / Acquises
 Homogènes (accident méiotique) / En mosaïques (accident mitotique)
 Équilibrées / Déséquilibrées
On distingue :
 Anomalies de nombre : sur une ou quelques paires de chromosomes
 Ex : 47, XY, +21 ou 45, X0 (Turner)
 Anomalies de structures : translocation, délétion…
translocation réciproque : échange entre 2 chromosomes
 Ex : 46, XX, t(3,21)(p13;q22)
translocation robertsonienne : fusion centrique de chromosomes
acrocentriques
 Ex : 45, XY, der(14,21)(q10;q10)
délétion : perte d’une partie d’un chromosome
 Ex : 46, XY, del(5)(p15)
 Anomalies du degré de ploïdie : multiple entier du nombre de chromosomes
 Ex : triploïdie 3n=69chromosomes, on note 69, XXX ou 69, XXY (dispermie +++)
Stage de Pré-Rentrée 2015
Mitose
Diaporama réalisé par Asma LAHMAR (ATM²)
252
Sommaire
I – Généralités :
II – Les différentes phases :
A)
B)
C)
D)
E)
Prophase
Prométaphase
Métaphase
Anaphase
Télophase
III- Les régulateurs de la mitose
IV- La compaction de la chromatine
V- Les anomalies de la mitose
Généralités
• Phase M du cycle cellulaire .
Cycle cellulaire : Interphase + Mitose
Mitose : Caryocinèse + Cytodiérèse
• 5 phases se succédant de façon continue.
• Seule phase du cycle cellulaire visible,
durée courte comparée au
reste du cycle cellulaire
Objectif : Division de la cellule mère en
deux cellules filles semblables
par dédoublement du génome dupliqué
pendant l’interphase.
Interphase
Mitose
Généralités
Au cours du cycle cellulaire, il y a des variations de la ploïdie (n) d’une cellule
ainsi que de la quantité d’ADN (q).
Cellule normale : 2n chromosomes 2q ADN (diploïdie)
A chaque phase S : 2n chromosomes 4q ADN (on duplique l’ADN)
Anaphase : 4n chromosomes 4q ADN (on sépare les chromatides)
Cytodiérèse : 2n chromosomes 2q ADN (on revient à une cellule normale)
Généralités
Généralités
Ici, les deux cellules sont haploïdes, elles ne présentent qu’un seul
homologue par paire, on notera 1n chromosome et 1q ADN.
Dans la cellule de droite, les homologues possèdent 2 chromatides
sœurs, on notera donc 1n chromosome 2q ADN.
Les différentes phases
 Prophase : Début : Visualisation des chromosomes.
Fin : Rupture de l’enveloppe nucléaire.
 Prométaphase : Début : rupture de l’enveloppe nucléaire.
Fin : Fixation de tous les chromosomes sur le
fuseau.
 Métaphase : Fin : Alignement des chromosomes dans le plan équatorial
=> plaque équatoriale
 Anaphase : Début : séparation des chromatides.
Fin : Tassement polaire des chromatides.
 Télophase et cytodiérèse : Reformation de l’enveloppe nucléaire
(création de deux nouveaux noyaux) et séparation en deux cellules filles.
Mémo : « TAMPPI » (Inter / Pro / Pro / Méta / Ana /Télo à l’envers)
Les différentes phases
Les différentes phases
Les différentes phases
Les différentes phases
Les différentes phases
Les différentes phases
Les différentes phases
D) Anaphase :
• Le contrôle du fuseau est passé, désormais si une mutation n’a pas été
détectée et corrigée elle se répercutera sur les cellules filles.
• La séparase, une enzyme, coupe les dernières
cohésines : les chromatides sont désormais des
chromosomes anaphasiques qui sont tractés vers
les pôles. (Anaphase A)
•
La cellule s’allonge et les saccules de
l’enveloppe nucléaire se répartissent entre les
deux pôles. (Anaphase B)
1 chromosome anaphasique = 1 chromatide +++
Les différentes phases
Les différentes phases
Les différentes phases
Les différentes phases
Les régulateurs
Compaction
Compaction
Les différents niveau de compaction de la chromatine :
La chromatine interphasique possède 3 niveaux de compaction
(après la fibre nue de 2nm) :
•
•
•
nucléosomes : 11nm, « collier de perles »
fibre de 30 nm
domaines en boucles
La chromatine mitotique en connaît 2 supplémentaires :
• spiralisation : condensation des domaines en boucles grâce aux
condensines, on obtient ainsi les chromosomes prophasiques (« longs,
flexueux et entremêlés »)
• microconvolution : spiralisation du squelette protéique, maximale, on
aboutit aux chromosomes métaphasiques en X
Anomalies mitotiques
Mitose pluripolaire
Amitose
Réplication anarchique des centrioles
entraînant une répartition anarchique du
matériel génétique
Cytodiérèse sans caryocinèse
ANOMALIES
Troubles de la caryocinèse
Inhibition de la cytodiérèse
Caryocinèse normale  noyaux
diploïdes
Cellules plasmodiales (hépatocytes,
ostéoclastes…)
Inhibition
métaphasique
Pas de transition
métaphase/anaphase
 1 noyau tétraploïde
Endoréduplication
 Chromosomes géants
polyténiques
Glandes salivaires des
drosophiles
Endomitose
répétée x fois
 1 noyau polyploïde
Mégacaryocyte
répétée x fois +
non disjonction
des chromatides
Stage de Pré-Rentrée 2015
Méiose
Diaporama réalisé par Asma LAHMAR (ATM²)
252
Généralités
Définition de la méiose (1) :
Elle permet la formation de 4 gamètes (spermatozoïde ou ovocyte)
haploïdes (n chromosome) à partir d’1 cellules souches sexuelles
diploïdes.
Elle est composée de 2 divisions successives :
M1 Division réductionnelle, c’est le passage à l’haploïdie
M2 Division équationnelle, c’est la séparation des chromatides
sœurs
2n chromosomes
4q ADN
Cellule germinale
M1
1n chromosome
2q ADN
M2
1n chromosome
1 ADN
Gamète
Généralités
Définition de la méiose (2) :
La méïose permet la reproduction sexuée, c’est-à-dire la modification de
la constitution génétique de la descendance.
C’est grâce aux phénomènes de brassages que l’on peut aboutir à de
nouvelles combinaisons génétiques. Ils sont de 2 sortes :
•
Le brassage chromosomique (ou inter-chromosomique) : qui
résulte de l’orientation et de la disjonction aléatoire des chromosomes
sur le fuseau
• Le brassage intra-chromosomique : c’est un échange de bouts de
chromosomes entre chromatides non sœurs, il a lieu en prophase 1
Attention : seul le brassage intra-chromosomique permet une
recombinaison génétique, avec possibilité d’apparition de mutations.
M1, division réductionnelle
1er division :
•
Acteur principal : le BIVALENT  complexe formé par les 2
homologues à 2 chromatides chacun, donc le bivalent a 4
chromatides séparables
•
La prophase 1 est l’étape la plus longue de la méïose, elle se
divise en 5 étapes (Leptotène, Zygotène, Pachytène, Diplotène,
Diacinèse) et c’est durant cette prophase que va avoir lieu le
brassage intra-chromosomique.
• Les mécanismes moléculaires de la prophase 1 font intervenir
plusieurs enzymes et protéines, qui vont permettre l’appariement
(alignement des homologues), la recombinaison génétique
(échange physique de séquences ou morceaux de chromatides) et
le synapsis (association intime des chromosomes homologues).
M1, division réductionnelle
PROPHASE 1
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LEPTOTÈNE
Individualisation des chromosomes
Condensation en boucles
Appariement
ZYGOTÈNE
Apparition du complexe synaptonémal grâce aux interactions des axes
protéiques latéraux
Nodules précoces de recombinaison
Ikebana
PAC H Y T È N E
Complétion du complexe synaptonémal
Degré max de condensation prophasique
Nodules tardifs de recombinaison
DIPLOTÈNE
Décondensation partielle
Dissolution des complexes  chiasmas
DIACI NÈSE
Recondensation
Homologues reliés par les chiasmas  bivalents
Suite et Fin de la méiose
En prométaphase 1, les kinétochores d’un homologue fusionnent :
• chaque homologue = accrochage monothélique
• mais bivalent = accrochage amphithélique
En métaphase 1, les chiasmas forment le frein métaphasique
(équivalent des cohésines juxta-centromériques), et vont êtres
détruits par la séparase, ce qui permet l’ascension polaire de
l’anaphase.
A la fin de la première division, on enchaîne avec la seconde sans
décondensation des chromosomes ni phase de réplication de
l’ADN, c’est ce qui permet in fine d’obtenir des cellules haploïdes.
Résumé de la méiose
Brassage
Brassage
intrachromosomique inerchromosomique
Anomalies méïotiques
ANOMALIES
Ségrégation
QUANTITATIVES : nombre
anormal de chromosomes
NON VIABLE
QUALITATIVES : réarrangement
pathologique entre chromosomes non
homologues
Équilibrée
STÉRILITÉ
Polyploïdie
Multiple entier du
nombre de paires
de chromosomes
Recombinaison
Aneuploïdies
Anomalie sur 1 ou qqs
paires de chromosomes
Monosomie
Trisomie
NON VIABLE
NON VIABLE
(sauf 13, 18, 21)
Déséquilibrée
NON VIABLE
Distinction entre la mitose et la méiose
Distinction entre la mitose et la méiose
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