Fiche de révision : Fondements de biologie cellulaire

📋 Plan du Cours

1. Définitions de la biologie
2. Organismes et domaines biologiques
3. Organes amphicrines
4. Génétique et expression génique
5. Chercheurs et découvertes historiques
6. Microscopie photonique et électronique
7. Préparation des coupes histologiques
8. Coloration et immunomarquage
9. Immunofluorescence indirecte

📖 1. Définitions de la biologie

🔑 Notions clés & Définitions

• Biologie : Étude de la vie, et le mot a été créé au début du XIXe siècle par Lamarck (1802) et Darwin.
• Biologie cellulaire : Étudie les mécanismes et le fonctionnement de la vie dans la cellule, notamment les molécules et l’ADN.
• Histologie : Étude des tissus cellulaires animaux ou végétaux et de l’organisation des cellules entre elles.

📝 Points essentiels

📌 La cytologie est l’étude descriptive et morphologique des cellules et de leurs organites, tandis que la biologie cellulaire inclut aussi leur fonctionnement et parfois les molécules et l’ADN.

📖 2. Organismes et domaines biologiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Métazoaires : Organismes vivants pluricellulaires possédant des tissus, comme les humains.
• Espèce : Deux animaux appartiennent à la même espèce s’ils peuvent avoir une descendance viable et fertile.
• Physiologie : Étudie le fonctionnement normal des êtres vivants et s’intéresse notamment aux fonctions, aux formes, aux organites et aux phénomènes physiques et chimiques.

📝 Points essentiels

• La nomenclature utilise le genre et l’espèce en latin selon la classification linnéenne inventée par Carl Linné.

• Les domaines biologiques comprennent:

  • la botanique, qui étudie les plantes
  • la zoologie, qui étudie les animaux
  • la mycologie, qui étudie les champignons
  • l’algologie, qui étudie les algues
  • la protistologie, qui étudie les protistes
  • la parasitologie, qui étudie les parasites
  • la virologie, qui étudie les virus

💡 Astuce mémo

Métazoaires multicellulaires ≠ organismes unicellulaires

📖 3. Organes amphicrines

🔑 Notions clés & Définitions

• Organe amphicrine : Possède à la fois une fonction exocrine et une fonction endocrine.

📝 Points essentiels

• Le foie est endocrine lorsqu’il libère du glucose dans le sang et exocrine lorsqu’il envoie la bile dans la vésicule biliaire.

• Le pancréas est endocrine lorsqu’il libère l’insuline et le glucagon dans le sang et exocrine lorsqu’il sécrète le suc pancréatique pour la digestion.

💡 Astuce mémo

Endocrine vers le sang, exocrine vers un conduit

📖 4. Génétique et expression génique

★ À maîtriser

📌 Le génotype est le patrimoine génétique hérité, constitué des gènes et des allèles, tandis que le phénotype est le produit observable de l’expression des gènes.

• L’expression d’un gène produit un phénotype lorsque le gène s’exprime ; s’il ne s’exprime pas, aucun phénotype associé n’apparaît.

• 🔄 L’expression génique suit les étapes suivantes: ADN, transcription en ARN transcrit, modifications post-transcriptionnelles en ARNm, traduction par le ribosome en protéine

📌 La transcription conserve le langage nucléique entre ADN et ARN, tandis que la traduction change de langage entre ARN et protéine grâce au code génétique.

Compléments

• Le codon AUG code la méthionine, et les protéines sont des chaînes d’acides aminés parmi 20 acides aminés possibles.

• Les cellules bêta des îlots de Langerhans expriment le gène de l’insuline et produisent de l’insuline, bien que presque 10^14 cellules du corps possèdent ce gène.

💡 Astuce mémo

ADN → transcription → ARNm → traduction → protéine

📖 5. Chercheurs et découvertes historiques

★ À maîtriser

• Schleiden et Schwann énoncent au XIXe siècle la théorie cellulaire selon laquelle la cellule est l’unité fondamentale du vivant. — SCHLEIDEN & SCHWANN

• Gregor Mendel établit au XIXe siècle les lois de transmission des caractères grâce à des croisements de plants de pois, notamment la dominance et la récessivité.

• Louis Pasteur invente le vaccin antirabique, réfute la génération spontanée et invente la stérilisation par pasteurisation à la fin du XIXe siècle.

Compléments

• Antonie van Leeuwenhoek, au XVIIe siècle, invente le premier microscope et observe des protozoaires et des bactéries.

• Edward Jenner invente la vaccination contre la variole en 1783, environ un siècle avant Pasteur.

💡 Astuce mémo

Observer, nommer la cellule, établir la théorie, transmettre les caractères, combattre les microbes

📖 6. Microscopie photonique et électronique

★ À maîtriser

📐 Formule — Le grossissement du microscope optique vérifie $G = G_{oculaire} \times G_{objectif}$ et peut atteindre environ x1500.

• Le pouvoir de résolution du microscope optique est d’environ 200 nanomètres, soit 0,2 micromètre ; en dessous de cette distance, deux points apparaissent fusionnés.

📌 Le microscope optique utilise des photons et peut atteindre environ x1500, tandis que le microscope électronique utilise des électrons et permet des grossissements et une résolution supérieurs.

📌 Le microscope électronique à transmission observe des coupes ultrafines, tandis que le microscope électronique à balayage observe des éléments entiers recouverts de métal.

Compléments

• Le microscope électronique à transmission peut atteindre un grossissement de x100 000 et utilise une différence de potentiel d’environ 70 000 volts.

💡 Astuce mémo

Photonique avec lumière, électronique avec électrons

📖 7. Préparation des coupes histologiques

★ À maîtriser

• 🔄 La préparation histologique suit les étapes suivantes:

  1. prélèvement
  2. fixation
  3. élimination des lipides
  4. déshydratation
  5. inclusion
  6. coupe
  7. coloration ou marquage

• La fixation utilise le formol ou le paraformaldéhyde pour la microscopie optique et le glutaraldéhyde pour la microscopie électronique afin de créer des liaisons fortes entre les protéines et d’empêcher la dégradation.

• Les coupes destinées au microscope optique mesurent généralement 2 à 5 micromètres, tandis que les coupes destinées au microscope électronique mesurent environ 100 nanomètres.

Compléments

• La paraffine est utilisée pour l’inclusion en microscopie optique à environ 60 °C, tandis que des résines comme l’araldite, l’epon ou le lowicryl sont utilisées en microscopie électronique.

💡 Astuce mémo

Prélever → fixer → déshydrater → inclure → couper → colorer

📖 8. Coloration et immunomarquage

🔑 Notions clés & Définitions

• Ligand : Molécule qui reconnaît une autre molécule par des liaisons faibles et réversibles.

★ À maîtriser

📌 La coloration utilise des colorants chimiques et est moins spécifique que le marquage biologique, qui repose sur la reconnaissance ciblée entre molécules.

• La coloration de Gram distingue les bactéries Gram positives, violettes avec une paroi épaisse en peptidoglycanes, des bactéries Gram négatives, roses avec une paroi fine et une membrane externe.

Compléments

• Le PAS colore en rouge les polysaccharides et les glycoprotéines, notamment le mucus.

💡 Astuce mémo

Coloration chimique moins spécifique, marquage biologique ciblé

📖 9. Immunofluorescence indirecte

★ À maîtriser

• L’immunofluorescence utilise un microscope à fond noir et une lumière ultraviolette pour exciter des fluorochromes, qui émettent alors une fluorescence.

• En immunofluorescence indirecte, l’anticorps primaire reconnaît l’antigène cible, puis l’anticorps secondaire conjugué à un fluorochrome reconnaît l’anticorps primaire.

• La procédure d’immunofluorescence indirecte consiste à incuber les cellules avec l’anticorps primaire, effectuer des lavages, ajouter l’anticorps secondaire et interpréter une fluorescence comme le signe d’une fixation.

Compléments

📌 Le témoin utilise l’anticorps secondaire seul afin de vérifier qu’il ne se fixe pas directement sur la cellule.

📌 En immunomarquage électronique, l’anticorps secondaire porte des particules métalliques de ferritine ou d’or colloïdal au lieu d’un fluorochrome, ce qui produit des points noirs électrodenses.

💡 Astuce mémo

Primaire → lavage → secondaire fluorescent → fluorescence

📊 Tableaux de synthèse

Principaux microscopes