Fiche de révision : Biologie cellulaire et méthodes d’étude

📋 Plan du Cours

1. Fondements de la théorie cellulaire
2. Diversité des cellules et du vivant
3. Organisation des cellules eucaryotes
4. Interactions et modèles cellulaires
5. Microscopie et préparation cellulaire
6. Marquages et tri cellulaire

📖 1. Fondements de la théorie cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Théorie cellulaire : Affirme que les cellules sont les unités structurales, fonctionnelles et reproductrices du vivant.

★ À maîtriser

• Les constituants majeurs de la cellule sont:

  • les acides nucléiques
  • les protéines
  • les glucides
  • les lipides

• L’information génétique peut être exprimée selon la succession ADN → ARNm → protéine.

Compléments

• Au XVIIe siècle, les premières observations microscopiques ont révélé de petites chambres appelées cellula.

💡 Astuce mémo

Cellule autonome et reproductrice → unité structurale, fonctionnelle et reproductive du vivant

📖 2. Diversité des cellules et du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Acaryotes : Incapables de se reproduire sans une cellule hôte, possèdent un seul type d’acide nucléique, n’ont pas de métabolisme propre et se reproduisent après infection virale.

★ À maîtriser

📌 Les cellules procaryotes ne possèdent pas de noyau ni d’organites membranaires, tandis que les cellules eucaryotes possèdent un noyau entouré d’une enveloppe nucléaire et des organites.

• 🔄 La scissiparité comprend les étapes suivantes:

  1. La cellule duplique son ADN.
  2. Les deux copies s’attachent à des points différents de la membrane.
  3. La cellule s’allonge et tire les copies d’ADN vers des pôles opposés.

• Les trois domaines du vivant sont:

  • les eubactéries
  • les archaebactéries
  • les eucaryotes

Compléments

• Le diamètre moyen est d’environ 1 micromètre chez les procaryotes et de 10 à 100 micromètres chez les eucaryotes.

• Le génome procaryote comprend environ 10^6 à 5×10^6 paires de bases, tandis que le génome eucaryote comprend environ 1,5×10^7 à 5×10^9 paires de bases.

• Les procaryotes sont apparus il y a environ 3 milliards d’années et les eucaryotes il y a environ 900 millions d’années.

💡 Astuce mémo

Procaryote sans noyau, eucaryote avec noyau

📖 3. Organisation des cellules eucaryotes

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytoplasme : Constitué du cytosol et des organites et représentant un milieu de réserves, de réactions métaboliques, de transduction des signaux et de transit moléculaire.

★ À maîtriser

• Une cellule procaryote type contient au minimum:

  • un cytoplasme
  • des ribosomes
  • un nucléoïde
  • une membrane plasmique

• Chez l’être humain, environ 200 types cellulaires différents sont spécialisés tout en possédant le même génome.

• Les quatre types de tissus sont:

  • le tissu épithélial
  • le tissu conjonctif
  • le tissu musculaire
  • le tissu nerveux

• Le cytoplasme contient notamment:

  • le réticulum endoplasmique
  • l’appareil de Golgi
  • le cytosquelette
  • les mitochondries
  • les lysosomes
  • les peroxysomes
  • les vésicules de transport

Compléments

• Le corps humain contient environ 3×10^13 à 10×10^13 cellules.

• La mitochondrie produit de l’énergie par la respiration cellulaire, tandis que le lysosome digère les macromolécules.

• Les mitochondries seraient issues d’une phagocytose suivie d’une symbiose, appelée endosymbiose.

💡 Astuce mémo

Membrane → cytoplasme → noyau

📖 4. Interactions et modèles cellulaires

★ À maîtriser

• Les agents pathogènes comprennent: des organismes unicellulaires, des organismes pluricellulaires comme le ver solitaire, des virus

• Les interactions cellulaires peuvent:

  • être directes
  • passer par le sang, comme pour les hormones
  • utiliser des récepteurs ou la phagocytose

Compléments

• Les principaux modèles d’étude sont: Escherichia coli pour la réplication de l’ADN, Saccharomyces cerevisiae pour la division cellulaire, la drosophile pour le développement embryonnaire, C. elegans pour la mort cellulaire programmée, la souris knockout pour la génétique

📖 5. Microscopie et préparation cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Pouvoir de résolution : Capacité à détecter une différence entre deux éléments séparés par une distance donnée.

★ À maîtriser

• Le microscope optique utilise des photons, atteint un grossissement maximal de ×1000 et une résolution maximale de 0,2 micromètre.

• 🔄 La préparation comprend:

  1. la fixation
  2. la déshydratation
  3. l’inclusion
  4. la coupe
  5. la coloration ou le marquage

• Le microscope électronique utilise des électrons et peut atteindre un grossissement de ×1 000 000.

📌 Le MET observe les composants internes sur une coupe de 60 à 100 nanomètres, tandis que le MEB observe les surfaces cellulaires en trois dimensions.

Compléments

• Le microscope optique permet d’observer la membrane, le cytoplasme et le noyau sur des coupes de 2 à 8 micromètres.

• Le microscope confocal procède ainsi:

  • Mesure point par point sur un plan.
  • Mesure plan par plan.
  • Reconstruction d’une image tridimensionnelle.

💡 Astuce mémo

MO observe par photons, ME observe par électrons

📖 6. Marquages et tri cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytométrie en flux : Sépare différents types cellulaires avec ou sans marqueur fluorescent à l’aide d’un FACS.

★ À maîtriser

• En microscopie à fluorescence, la longueur d’onde d’émission est supérieure à la longueur d’onde d’excitation.

• La FISH utilise une hybridation in situ en fluorescence pour détecter des anomalies du nombre de chromosomes à partir d’ADN ou d’ARN.

Compléments

• Le marquage fluorescent utilise des marqueurs tels que DAPI, peu perméant, et Hoechst, perméant.

• Le marquage par GFP permet de localiser une protéine dans la cellule.

• Un double marquage utilise un anticorps primaire puis un anticorps secondaire portant l’élément fluorescent, ou une enzyme à la place du marqueur fluorescent.

• Le tri cellulaire peut aussi utiliser des billes magnétiques portant des anticorps d’intérêt ou un gradient de densité.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des types cellulaires

Microscopes optique et électronique