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UE 2 C4 UE 2.1 intervenant: Dr A. Hoyrup (Septembre 2009) Cellules et tissus ●

UE 2 C4 UE 2.1 intervenant: Dr A. Hoyrup (Septembre 2009) Cellules et tissus ● La vie ● La chimie du vivant ● La Cellule ○ La membrane ○ Cytoplasme ○ Noyau ● Organes et tissus: embryogenèse ● Structure des Tissus LA VIE LA VIE Propriétés fondamentales caractérisant la vie: – La capacité de réagir à l'environnement le percevoir développer une réponse adaptée permettant d'agir sur le milieu extérieur, – L'existence d'un métabolisme interne, lui permettant de maintenir un milieu intérieur stable (Homéostasie) de se développer et d'assurer des fonctions spécifiques, – la possibilité de se reproduire, au niveau de l'individu (créer un autre individu comparable) au niveau de l'espèce, (se maintenir de génération en génération mais aussi évoluer). L'unité universelle de base des organismes vivants... 1 CELLULES ET TISSUS Arbres phylogénétique de la vie Bactéries Procaryote: Cellules aérobies ou anaérobies Petite taille ADM cyclique non enveloppé (pas de membrane nucléaire et sans introns) Eucaryotes: ADN complexe comportant des introns, Présence de mitochondries Noyau enveloppé d'une membrane nucléaire 2 Archées: ADN avec introns comme les Eucaryotes, mais noyau enveloppé comme Procaryote, pas de mitochondrie Quelques données chiffrées sur les cellules humaines: – Nombre: de l'ordre de 1014 cellules constituent un adultes – Il y en a 300 types différents – Dimensions: entre 5 et 50 microns habituellement, mais certaines cellules nerveuses mesurent jusqu'à un mètre – Durée de vie: de 2-3 jours (ex: cellules épithéliales digestives, polynucléaire) à de nombreuses années ( toute la vie pour les cellules nerveuse, certains lymphocytes). LA CHIMIE DU VIVANT LA CHIMIE DU VIVANT ÉLÉMENTS QUI CONSTITUENT À 96% NOTRE CORPS: – H: Hydrogène – C: Carbone – N: Azote – O: Oxygène – Ca et P constituant minéraux qu'on trouve dans les os. – NA (sodium)et K (Potassium)électrolyte – Cl anion et Mg – S (soufre) – Fe fixe l'oxygène – I (iode) pour les hormones thyroïdienne – Al, Si, Cu, Zn les oligo-élément L'organisme – 65% d'eau: 65% d'eau – 40% intracellulaire 15% de lipides – 25% extracellulaire 2% Glucides – Électrolytes: NaCl, Kcl, CaCL2 15% Protéines – Gaz: O2, CO2, NO 3% Acides Nucléiques LES LIPIDES: Caractéristiques des lipides – Hydrophobes (ne sont pas attirés par l'eau), amphiphatiques (une partie hydrophobe et pas l'autre) – Moins dense que l'eaut – C, H et O Fonction des lipides – Rôles de structure (membranes) – d'isolant thermique et éclectique – de réserve d'énergie (stockage dans adipocytes) – et de communication intercellulaire (hormones stéroïdes) – acides gras: enchainement de structure 3 Lipides complexes – Phospholipides: assemblages d'acides gras, de glycérol et de phosphate, que l'on trouve dans les membranes, et dérivés dans la bile, les poumons; – Sphingolipides: gaines de myéline des neurones – Vitamines liposolubles (A,E,K) et Ubiquinoque = élément de la chaîne respiratoire mitochondriale. – Cholestérol: membranes, transports d'acides gras constituant de la bile, précurseur d'hormones stéroïdes et sexuelles, précurseurs de la vitamine D... et constituant des plaques d'athérome LES GLUCIDES: – Hydrosolubles – Du C et de L'H20 GLUCIDES DIGESTIBLES ALIMENTS OSES GLUCOSE Fruit, miel GALACTOSE Lait FRUCTOSE Fruit, miel OLIGOSIDES LACTOSE (glucose + galactose) Lait MALTOSE (glucose + fructose) Plante amylacée SACCHAROSE (glucose + glucose) Cannes à sucre POLYOLOSIDES AMIDON Plante amylacée INULINE Chicorée GLUCIDES NON DIGESTIBLES POLYOLOSIDES CELLULOSE Végétaux HEMICELLULOSE GOMMES PECTINES Rôles des glucides – Ils jouent un rôle énergétique: le catabolisme du glucose 'glycolyse) fournit de l'ATP, source d'énergie immédiate du fonctionnement biochimique cellulaire, et le glycogène est une réserve nutritive (foie, muscles). – Les glucides jouent un rôle de rétention d'eau (acide hyoluronique dans la matrice extracellulaire) – Enfin les glucides ont une fonction de reconnaissance entre cellules (par exemple: groupe sanguins 4 LES PROTÉINES .... bien sur c'est: 15% de la masse corporelle Mais c'est aussi et surtout... les OUTILS DU VIVANT Les protéines, outil du vivant Une vraie étymologie: Protos = premier Les protéines sont à la base de tout phénomène vivant. Une fausse étymologie, et pourtant Protéiforme n'a rien à voir avec les protéine... Mais celles-ci prennent sinon toutes les formes, du moins toutes les fonctions. NH2 et COOH sont les bases des acides aminés Protéines structure primaire Liaison covalente = liaison peptidique = liaison forte aaA + aaB = dipeptide AB Structure secondaire Angulation entre AA voisins Structure tertiaire Configuration spatiale de la protéine Structure quaternaire Reflète l'organisation structure de la protéine en domaines Fonction de la protéine – structure : au niveau cellulaire (cytokératine, actine, lamine, spectrine, dystrophine), ou extracellulaire (collagène, élastine, kératine, acide hyaluronique) – transport de substances, à travers la membrane des cellules (ions p.ex.) ou entre cellules dans l’organisme (hémoglobine transportant l’O2, lipoprotéines, ...) – protection : dans la cellule protection de l’ADN par les histones, ou d’autres protéines par des protéines chaperons, dans l’organisme contre des substances étrangères par les immunoglobulines. – mouvement intracellulaire : actine et myosine, tubuline – catalyse : il s’agit des enzymes, un millier sont connues. Elles activent des réactions biochimiques d’une façon totalement spécifique (une enzyme ne catalyse qu’un type de réaction sur un seul substrat) grâce à leur forme spatiale présentant des sites spécifiques pour les réactants. Cette catalyse est non consommatrice en énergie, et d’une incroyable efficacité : des centaines de milliers de réactions ont lieu chaque seconde... – régulation : au niveau tissulaire des protéines assurent la communication entre cellules telles que des hormones (par exemple insuline), des neurotransmetteurs (sérotonine, dopamine) ou des cytokines qui vont se fixer sur des récepteurs membranaires (toujours des protéines) qui déclencheront une réponse cellulaire au signal reçu. Au niveau cellulaire les protéines vont avoir aussi une action régulatrice au niveau des gènes. 5 ACIDES NUCLÉIQUES ACIDES NUCLÉIQUES Bases azotées Adénine -----Thynine - Uracile Guanine ----Cytosine Le nucléotide: – acide phosphorique – Désoxiribose – + les bases azotées (ATGC) Le code génétique: ADN dans le noyau de la cellule ARNmessage qui quitte le noyau pour aller vers dans le cytoplasme ARN de transfert pour coder l'ADN 3 bases forment un codon = acides aminés Monnaie d'échange : ATP énergie de la cellule ATP -------------> ADP + P énérgie LA CELLULE LA CELLULE CONSTITUANTS: – Noyau – Nucléole – Réticulum Endoplasmique Granuleux – Mitochondrie – RELisse – Centriole – Appareil de golgi Membrane cellulaire interaction avec l'environnement Cytoplasme métabolisme interne Noyau Reproduction 6 PHOSPHOLIPIDES: Caractéristiques: – Une tête – 2 queues hydrophobes – organises en double couches: les queue hydrophobes s'oriente vers l'intérieur de la bicouche, la tête hydrophile s'oriente vers le milieu aqueux extra et intracellulaire. LA MEMBRANE 7 La membrane n'est pas particulièrement dans certaines types de cellule, uniformément lisse. Elle peut comporter: – Des microvillosités, expansions extérieures cylindriques qui, en augmentant la surface de la membrane, accroissent les capacités d'échanges. – Des stéréocils, se présentant comme des microvillosités plus longues sur les cellules sensorielles: permettant par exemple la réaction à des stimulations sonores des cellules auditives. – Des flagelles, encore plus longs permettant des mouvements. (spermatozoïdes) Récepteurs membranaires: Ligand se fixe sur la protéine => modification de la forme de la protéine dévoilant un autre site de fixation intracellulaire => fixation protéine interne puis clivage de la protéine fixée. Effet intracellulaire sur le métabolisme; rôle: – coordonner les actions des différentes cellules Transports membranaires: Diffusion: gaz O2,CO2 Diffusion facilitée: exemple glucose (plusieurs millions de molécules par secondes) Pompe ionique, contre le gradient = transport actif primaire (exemple: L'ATPase Na+/ K+) Transport actif secondaire = exploiter un mouvement naturel pour faire passer un autre ion (utilisation du gradient du NA+). Liquides intracellulaire en mM Liquide extracellulaire en mM Na+ 10-30 140 K+ 145 4 Ca++ Traces 1 Cl- 20 150 Glucose 1 5,5 A- (HCO3 -, PO3 2-, COO- des protéines et acides nucléiques) 110 0,2 Osmolarité 300 300 On y trouve dans une solution aqueuse plus ou moins visqueuse (le cytosol) 8 Un déséquilibre obligé qu'il faut compenser Potentiel de membranes Cellule polarisée +/- au repos De nombreuse formations spécialisés, identifiables en microscopies optique mais véritablement descriptibles seulement en microscopie électronique ; ce sont les « organites » : cytosquelette, centrioles, réticulum et ribosomes, golgi, lysosomes, Mitochondries LE CYTOSQUELETTE – Microlubules – Tubilines (protéines de structure, pour le mouvement intracellulaire), dynéine et kinésine protéines capable de se déplacer) – Flagelles, transport intracellulaire, fuseau mitotique – Microfilaments – Actine et myosine – Mouvement – Filaments intermédiaires – architecture stable de la cellule Autour du cytosquelette, le cytosol est constitué d'eau (85%) dans laquelle on trouve des ions, des protéines en quantité, des formes de préserves de lipides et de glucose(glycogène) et les substrats et produits du métabolisme cellulaire. Les nutriments apportés à la cellule de l'extérieur sont les acides aminés, le glucose et les acides gras, qui seront tous catabolisés dans le cytoplasme – les acides aminés sont désaminés, ce processus produit de l'urée – le glucose entre dans une voie, métabolisme appelée « glycolyse », qui découpe chaque glucose en 2 pyruvates, tous en produisant des ions H+ et de l'ATP – les acides gras sont transformés en acyl-CoA Les produits de ce catabolisme cytoplasmique vont ensuite être pris en charge par les uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-d-x27-anatomie.pdf