Fiche de révision : Microscope et diversité cellulaire

📋 Plan du Cours

1. Consignes et évaluation des travaux pratiques
2. Rapport et dessin scientifique
3. Fonctionnement du stéréomicroscope
4. Fonctionnement du microscope photonique
5. Premières observations microscopiques
6. Observation au microscope photonique
7. Cellules sanguines et leurs fonctions
8. Parasites sanguins
9. Organisation de la paramécie
10. Cycle cellulaire et mitose
11. Cellule végétale et osmose
12. Osmose et épiderme d’oignon
13. Photosynthèse et cyclose chez l’élodée
14. Transport vasculaire dans le poireau
15. Réserves d’amidon de la pomme de terre

📖 1. Consignes et évaluation des travaux pratiques

★ À maîtriser

📌 Chaque séance de travaux pratiques comprend une évaluation orale de la préparation théorique et de la réflexion, ainsi qu’une évaluation du rapport portant sur la précision des observations, la clarté des schémas et l’orthographe.

• La moyenne des deux séances de travaux pratiques compte pour 15 % de la note finale de l’UE BIOLG1106 du premier quadrimestre.

Compléments

📌 Un retard supérieur à 15 minutes entraîne le refus d’accès à la séance, et l’étudiant doit contacter la titulaire ou l’accompagnatrice aux apprentissages, faute de quoi sa note de séance est de 0/20.

• Les déchets sont répartis entre trois contenants :
  • poubelle grise pour les papiers essuie-tout et petits résidus de dissection collés aux papiers
  • grande poubelle jaune pour les déchets de dissection destinés à l’incinération
  • petit récipient jaune pour les objets tranchants, notamment les épingles usagées, les lames de scalpel et les lamelles

📌 Un manquement au nettoyage, au rangement et à la désinfection de la table, du matériel et du bac à dissection en fin de séance entraîne une pénalité de 2 points.

📌 Toute absence injustifiée est sanctionnée par une note de 0/20 pour la séance concernée.

📖 2. Rapport et dessin scientifique

★ À maîtriser

📌 Un rapport écrit et dessiné doit être remis à la fin de chaque séance, et tout rapport remis hors délai reçoit la note de 0/20.

• Un dessin scientifique doit respecter les règles suivantes : avoir un titre complet et être suffisamment grand pour montrer les détails, représenter ce qui a été observé, et non ce qui a seulement été étudié, être réalisé au crayon gris, avec des traits pleins pour les structures visibles et des pointillés pour les structures, présenter des structures correctement fermées, comporter des légendes, indiquer le grossissement total pour toute observation au microscope

Compléments

• La première page du rapport doit comporter :
  • le nom et le prénom
  • le numéro de place
  • le groupe et la section (BIME ou VETE)
  • le titre complet de la séance

📌 Les dessins d’observation ne doivent comporter ni coloriage ni hachurage, et les abréviations utilisées doivent être clairement indiquées.

📖 3. Fonctionnement du stéréomicroscope

🔑 Notions clés & Définitions

• Stéréomicroscope : Associe deux microscopes indépendants, accolés et convergents, qui présentent aux deux yeux des images légèrement différentes dont le cerveau produit une sensation de relief.
• Profondeur de champ : Épaisseur de l’échantillon qui reste nette au-dessus et au-dessous du plan de mise au point.

★ À maîtriser

📌 Le stéréomicroscope observe des objets transparents ou opaques grâce à un éclairage par le dessous ou par le dessus, tandis que le microscope photonique est présenté dans le cours comme inversant l’image.

• Le stéréomicroscope Leica EZ4 permet de faire varier le grossissement total de 13x à 56x et possède un objectif fixe de 10x.

Compléments

• L’éclairage épiscopique, dirigé par le dessus, convient aux objets opaques ; l’éclairage diascopique, dirigé par le dessous, convient aux objets transparents ; les deux éclairages peuvent être combinés pour les objets partiellement transparents.

💡 Astuce mémo

Le stéréomicroscope redresse l’image, tandis que le microscope photonique l’inverse.

📖 4. Fonctionnement du microscope photonique

🔑 Notions clés & Définitions

• Pouvoir séparateur : Distance entre deux objets que le microscope permet de percevoir comme distincts ; en lumière visible, sa valeur maximale est de 0,2 μm.

★ À maîtriser

• Le microscope Leica DM500 utilisé possède des objectifs de 4x, 10x et 40x, et ses oculaires ont un grossissement de 10x.

📐 Formule - Le grossissement total d’un microscope est le produit du grossissement de l’oculaire par celui de l’objectif : $GT = G_{oculaire} \times G_{objectif}$.

• 🔄 Pour observer une lame, suivre ces étapes : placer la lame avec la lamelle vers le haut, centrer l’objet dans le champ, faire la mise au point à faible grossissement, passer à un objectif plus fort en gardant l’objet centré et affiner la mise au point

Compléments

📌 Le pouvoir séparateur de l’œil humain est de 100 μm, soit 500 fois moins bon que le pouvoir séparateur maximal du microscope en lumière visible, qui est de 0,2 μm.

• Une préparation microscopique comprend un ou plusieurs échantillons sur un porte-objet en verre d’environ 1 mm d’épaisseur, généralement recouverts d’une lamelle couvre-objet d’environ 0,17 mm d’épaisseur.

📖 5. Premières observations microscopiques

★ À maîtriser

📌 Le stéréomicroscope restitue l’image à l’endroit, tandis que le microscope photonique inverse l’image, qui est aussi inversée latéralement.

• Sur le microscope photonique, plus le grossissement augmente, plus le diamètre et la profondeur du champ diminuent.

Compléments

📐 Formule - Sur le papier millimétré utilisé pour les mesures, un petit carré mesure environ $1\ \mathrm{mm} = 1\,000\ \mu\mathrm{m}$ de côté.

• Pour mesurer le diamètre du champ, compter les petits carrés visibles le long du diamètre du champ circulaire, puis convertir leur nombre en micromètres à partir de la longueur d’un carré.

• Au microscope photonique, déplacer la lame vers la droite fait apparaître l’image dans le champ vers la gauche, car l’image est inversée latéralement.

💡 Astuce mémo

Faible grossissement, centrage, puis objectif plus fort.

📖 6. Observation au microscope photonique

🔑 Notions clés & Définitions

• Profondeur de champ : Épaisseur de l’échantillon qui apparaît nette simultanément dans l’oculaire.
• Distance frontale : Espace libre entre le bas de l’objectif et la surface de la préparation lorsque l’image est nette.

★ À maîtriser

• Le microscope photonique inverse l’image, qui apparaît à l’envers et latéralement inversée par rapport à la préparation.

Compléments

• Sur le papier millimétré, un petit carré correspond à 1 mm, soit 1 000 μm.

📖 7. Cellules sanguines et leurs fonctions

★ À maîtriser

• Les éléments sanguins comprennent : le plasma, milieu liquide, les globules rouges, qui transportent O₂ et CO₂, les globules blancs, qui participent à la défense immunitaire, les plaquettes, qui interviennent dans la coagulation

• Les cellules sanguines sont produites dans la moelle osseuse à partir de cellules souches hématopoïétiques.

📌 Les érythrocytes des non-mammifères conservent leur noyau à maturité, tandis que les globules rouges humains expulsent leur noyau.

• Les globules rouges humains sont environ 1 000 fois plus nombreux que les globules blancs et ont la forme d’un disque biconcave.

• Les leucocytes comprennent les neutrophiles (40 à 70 %), les éosinophiles (2 à 6 %), les basophiles (0,5 à 1 %), les lymphocytes (20 à 40 %) et les monocytes (4 à 10 %).

📌 Les granulocytes possèdent des granulations cytoplasmiques spécifiques et un noyau polylobé, tandis que les agranulocytes n’ont pas de granulations spécifiques et possèdent un noyau non lobé.

Compléments

• À maturité, un globule rouge humain est dépourvu d’organites et son cytoplasme est riche en hémoglobine.

📖 8. Parasites sanguins

📝 Points essentiels

• Trypanosoma brucei brucei n’infecte pas l’humain, mais ressemble morphologiquement à T. brucei gambiense et T. brucei rhodiense, agents de la trypanosomiase humaine africaine, ou maladie du sommeil.

• Les trypanosomes sont des protistes zooflagellés fusiformes dont le flagelle antérieur est lié au corps par une membrane ondulante ; ils possèdent une mitochondrie géante contenant un kinétoplaste.

• La trypanosomiase humaine africaine est transmise par les mouches tsé-tsé du genre Glossina, des insectes diptères hématophages.

• Plasmodium berghei, semblable aux autres espèces du genre, cause le paludisme ou malaria chez l’humain.

• Plasmodium envahit d’abord les cellules du foie, puis pénètre dans les globules rouges où il se multiplie sous des formes variées.

• Le vecteur du paludisme est la femelle hématophage d’un moustique du genre Anopheles.

📖 9. Organisation de la paramécie

🔑 Notions clés & Définitions

• Paramécie : Protiste cilié unicellulaire de 150 à 300 μm qui assure seule les fonctions vitales de l’organisme.

★ À maîtriser

• La paramécie porte environ 25 000 cils vibratiles dont les battements décalés produisent des ondes longitudinales servant à sa locomotion ; les cils du péristome et des structures associées entraînent les particules alimentaires.

• Le cycle d’une vacuole pulsatile comprend la dilatation des canalicules, leur déversement dans la vésicule centrale qui se dilate, puis la contraction de la vésicule qui expulse son contenu vers l’extérieur.

• Les vacuoles pulsatiles assurent l’excrétion et l’osmorégulation ; le liquide excrété contient des déchets azotés et du CO₂ dissous, et sa teneur en eau varie selon les besoins du protiste.

📌 Le macronoyau polyploïde contrôle les fonctions trophiques, le maintien en vie et la croissance, tandis que le micronoyau diploïde assure les fonctions sexuelles nécessaires aux variations génétiques.

Compléments

• La paramécie se reproduit par scissiparité, tandis que la conjugaison entre deux paramécies implique l’échange de micronoyaux haploïdes et assure une variation génétique.

📖 10. Cycle cellulaire et mitose

🔑 Notions clés & Définitions

• Mitose : Processus qui distribue une copie complète du matériel génétique à chacune des deux cellules filles génétiquement identiques.

★ À maîtriser

📌 Une cellule somatique reste diploïde (2n) au cours du cycle cellulaire normal, tandis que l’état des chromosomes passe de monochromatidien avant réplication à bichromatidien après la phase S, puis redevient monochromatidien après la séparation des chromatides.

📌 La mitose comprend la caryocinèse, division du noyau, suivie de la cytocinèse, division du cytoplasme.

• La mitose passe par la prophase, la métaphase, l’anaphase et la télophase, puis la cytocinèse achève la séparation des cellules filles.

• En métaphase, les centromères des chromosomes s’alignent sur la plaque équatoriale ; en anaphase, les chromatides sœurs se séparent et migrent vers les pôles grâce au raccourcissement des microtubules kinétochoriens.

Compléments

• En prophase, la chromatine se condense, le nucléole disparaît et l’enveloppe nucléaire se désassemble ; les microtubules se forment et les chromosomes deviennent visibles.

💡 Astuce mémo

Prophase → métaphase → anaphase → télophase : les chromosomes se condensent, s’alignent, se séparent puis se décondensent.

📖 11. Cellule végétale et osmose

🔑 Notions clés & Définitions

• Osmose : Diffusion passive de l’eau vers le milieu le plus concentré en solutés à travers une membrane semi-perméable.

📝 Points essentiels

• La cellule végétale est un modèle utile pour observer les effets de l’osmose grâce à sa grande vacuole et à sa paroi rigide.

💡 Astuce mémo

L’eau diffuse vers le milieu le plus concentré en solutés → la cellule végétale change d’état.

📖 12. Osmose et épiderme d’oignon

🔑 Notions clés & Définitions

• Osmose : Mouvement passif de molécules d’eau libres à travers une membrane semi-perméable, du milieu hypotonique, où elles sont les plus nombreuses, vers le milieu hypertonique, où elles sont les moins nombreuses.
• Plasmodesmes : Canalicules qui font communiquer les cytoplasmes de deux cellules végétales adjacentes à travers leur paroi.

★ À maîtriser

• En milieu hypotonique, l’eau entre dans la cellule végétale par osmose, la vacuole gonfle et exerce une pression de turgescence contre la paroi, qui lui oppose une contre-pression et maintient la cellule rigide.

• En milieu hypertonique, l’eau sort de la cellule végétale par osmose, la vacuole et le cytoplasme se rétractent, et la membrane plasmique se décolle de la paroi cellulosique : cet état est la plasmolyse.

Compléments

• Les molécules d’eau liées aux solutés dans les coques d’hydratation ne traversent pas librement la membrane, tandis que les molécules d’eau libres le peuvent.

• La plasmolyse de l’épiderme d’oignon est provoquée expérimentalement avec une solution hypertonique de NaCl à 10 %.

💡 Astuce mémo

Hypotonique : l’eau entre ; hypertonique : l’eau sort.

📖 13. Photosynthèse et cyclose chez l’élodée

★ À maîtriser

• Les chloroplastes sont délimités par une double membrane et contiennent des thylakoïdes empilés en grana ; les réactions photo-dépendantes se déroulent dans les thylakoïdes et le cycle de Calvin dans le stroma.

• La cyclose est un flux orienté et continu du cytoplasme autour de la vacuole centrale, qui entraîne les organites et distribue les nutriments dans la cellule.

Compléments

• Lors de la cyclose, les filaments d’actine servent de rails à la myosine, qui entraîne le mouvement du cytoplasme et des organites.

• La cyclose ne se produit qu’entre 15 °C et 40 °C et son optimum se situe aux alentours de 35 °C.

• Les feuilles d’élodée, souvent constituées d’une seule couche cellulaire, permettent d’observer directement leurs chloroplastes et parfois la cyclose au microscope.

💡 Astuce mémo

Des chloroplastes entraînés en circuit autour de la vacuole.

📖 14. Transport vasculaire dans le poireau

★ À maîtriser

📌 Le xylème transporte la sève brute, riche en eau et en sels minéraux, des racines vers les feuilles, tandis que le phloème conduit la sève élaborée, riche en sucres et en acides aminés, des feuilles vers les organes consommateurs ou de réserve.

• Les vaisseaux du xylème sont des colonnes de cellules mortes dont les parois transversales ont disparu et dont les parois latérales lignifiées forment un tube continu ; la lignine empêche leur écrasement.

📌 Dans la feuille de poireau, les vaisseaux annelés présentent des épaississements en anneaux espacés et se forment dans les jeunes feuilles, tandis que les vaisseaux spiralés portent une lignine en spire continue, sont plus gros et apparaissent dans les feuilles plus âgées.

Compléments

• Les vaisseaux réticulés ou rayés et les vaisseaux ponctués, présents chez d’autres plantes, sont absents de la feuille de poireau.

💡 Astuce mémo

Xylème ascendant pour la sève brute ; phloème vers les organes consommateurs pour la sève élaborée.

📖 15. Réserves d’amidon de la pomme de terre

🔑 Notions clés & Définitions

• Amidon : Polysaccharide de réserve des végétaux, constitué par polymérisation du glucose.

★ À maîtriser

• Lorsque l’apport de sève élaborée dépasse les besoins immédiats d’un organe de réserve, le saccharose est hydrolysé en glucose puis polymérisé en amidon.

Compléments

• Le tubercule de pomme de terre est un renflement souterrain de la tige qui sert d’organe de réserve et permet à la plante de passer l’hiver.

• Le parenchyme amylifère du tubercule de pomme de terre est constitué de cellules parenchymateuses contenant des grains d’amidon, qui présentent des couches concentriques autour d’un hile correspondant au lieu d’origine des dépôts d’amidon.

💡 Astuce mémo

Saccharose transporté → glucose → amidon stocké dans le tubercule.

📊 Tableaux de synthèse

Transport dans les tissus vasculaires