Fiche de révision : Microscope et diversité cellulaire

📋 Plan du Cours

1. Organisation et évaluation des travaux pratiques
2. Rapports et dessins scientifiques
3. Sécurité et matériel de dissection
4. Principes du stéréomicroscope
5. Structure et réglage du microscope
6. Observation et paramètres optiques
7. Observation au microscope photonique
8. Cellules et frottis sanguins
9. Parasites sanguins
10. Organisation de la paramécie
11. Cycle cellulaire et mitose
12. Échanges osmotiques végétaux
13. Osmose et états des cellules végétales
14. Observation de l’épiderme d’oignon
15. Photosynthèse et cyclose chez l’élodée
16. Transport des sèves dans le poireau
17. Réserves d’amidon de la pomme de terre

📖 1. Organisation et évaluation des travaux pratiques

★ À maîtriser

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

• La moyenne des deux séances de TP contribue à hauteur de 15 % à la note finale de l’UE BIOLG1106.

Compléments

• Les travaux pratiques sont organisés autour de 7 thèmes, chacun introduit en auditoire avant le cycle de séances correspondant.

📌 Le matériel autorisé en séance comprend une trousse de dissection conforme, une boîte d’épingles à tête ronde, des lames de scalpel, une blouse de laboratoire, des crayons, une gomme et une latte.

• Les déchets sont triés dans 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

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

📖 2. Rapports et dessins scientifiques

★ À maîtriser

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

• La première page du rapport doit indiquer le nom et le prénom, le numéro de place, le groupe et la section (BIME ou VETE), ainsi que le titre complet de la séance ; l’absence d’une de ces informations entraîne une pénalité totale de 1 point sur la note du rapport.

📌 L’évaluation distingue l’oral, qui porte sur la préparation théorique, les questions et les liens entre concepts, du rapport, évalué selon la précision des observations, la clarté des schémas et l’orthographe.

• Un dessin scientifique d’observation doit respecter les règles suivantes : comporter un titre complet, être suffisamment grand pour ajouter les détails nécessaires, être réalisé au crayon gris, présenter des traits pleins pour les structures visibles et des pointillés pour les structures présentes mais non, être légendé, indiquer le grossissement total pour toute observation au microscope

Compléments

📌 Les pages du rapport doivent être cachetées à la date de la séance pour être prises en compte.

📌 Une demande d’explication ou de réévaluation doit être adressée à l’assistant dans les 3 semaines suivant la remise du rapport corrigé ; une réévaluation peut laisser la note inchangée, l’augmenter ou la diminuer.

📖 3. Sécurité et matériel de dissection

★ À maîtriser

📌 La blouse fermée et la charlotte sont obligatoires ; les cheveux longs doivent être attachés et les bijoux imposants retirés, tandis que les autres couvre-chefs sont interdits.

📌 Le non-respect des consignes vestimentaires entraîne l’interdiction d’accès à la salle et une note de 0/20 pour la séance, sans possibilité de récupération.

Compléments

• Le scalpel sert à réaliser des incisions nettes et sa lame doit être mise en place avec précaution à l’aide d’une pince ; en cas de doute, il faut appeler un assistant.

📖 4. Principes du stéréomicroscope

🔑 Notions clés & Définitions

• Stéréomicroscope : Appareil associant deux microscopes indépendants et convergents qui fournissent deux images légèrement différentes, intégrées par le cerveau pour produire une perception du relief.

★ À maîtriser

• Le grossissement du stéréomicroscope varie de 13x à 56x et se règle en permutant un jeu de lentilles dans les objectifs.

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

• Le stéréomicroscope restitue une image à l’endroit, et le mouvement de l’objet observé et celui de son image se font dans le même sens.

Compléments

📌 La profondeur de champ est l’épaisseur de l’objet qui reste nette au-dessus et au-dessous du plan de mise au point ; elle diminue lorsque le grossissement augmente.

💡 Astuce mémo

Stéréomicroscope : image redressée et relief ; microscope : image inversée.

📖 5. Structure et réglage du microscope

🔑 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 un oculaire de 10x et trois objectifs de 4x, 10x et 40x.

📐 Formule - Le grossissement total d’un microscope est égal au produit des grossissements de l’oculaire et de l’objectif : $GT = G_{oculaire} \times G_{objectif}$.

📌 La vis macrométrique permet le réglage grossier par déplacements de grande amplitude de la platine, tandis que la vis micrométrique permet un ajustement fin de sa hauteur.

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.

• La lamelle couvre-objet rend plane la surface tournée vers l’objectif, protège la préparation contre l’abrasion, l’oxydation et l’évaporation, et protège la lentille frontale des souillures.

📖 6. Observation et paramètres optiques

★ À maîtriser

📌 Le microscope photonique inverse l’image à la fois de haut en bas et latéralement, de sorte que l’image se déplace dans le sens opposé au déplacement de la lame.

• Pour observer une lame, on la place lamelle vers le haut, on centre l’objet et on fait d’abord la mise au point au faible grossissement avant de passer à un objectif plus fort en gardant l’objet centré.

📌 Le diamètre et la profondeur du champ diminuent lorsque le grossissement augmente.

Compléments

• Dans la préparation de papier millimétré utilisée pour évaluer les paramètres du microscope, un petit carré mesure environ 1 mm, soit 1 000 μm.

• Pour le stéréomicroscope, l’objectif est fixe et grossit toujours 10x ; le grossissement total varie entre 13x et 56x.

💡 Astuce mémo

Centrer au faible grossissement, puis passer à un objectif plus fort.

📖 7. 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

• Au microscope photonique, l’image est inversée et latéralement inversée par rapport à la position réelle de la lame.

Compléments

• La profondeur de champ se mesure en repérant la fraction de tour de la vis de mise au point entre les deux positions où l’image devient floue.

💡 Astuce mémo

Lame vers la droite, image vers la gauche

📖 8. Cellules et frottis sanguins

🔑 Notions clés & Définitions

• Réticulocyte : Globule rouge jeune qui conserve des restes d’ARN formant un réseau irrégulier après l’expulsion du noyau.

★ À maîtriser

• Le sang comprend le plasma et trois catégories d’éléments : les globules rouges, qui transportent O₂ et CO₂, les globules blancs, qui participent à la défense immunitaire, et les plaquettes, qui interviennent dans la coagulation.

📌 Les érythrocytes des non-mammifères conservent leur noyau à maturité, contrairement aux globules rouges humains qui l’expulsent.

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

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

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

• Les neutrophiles, les globules blancs les plus nombreux, ont un noyau de 3 à 5 lobes et migrent vers les foyers d’inflammation où ils phagocytent bactéries, débris cellulaires et microorganismes.

• Les lymphocytes B produisent les anticorps et assurent l’immunité humorale, tandis que les lymphocytes T détruisent des cellules identifiées comme étrangères et assurent l’immunité cellulaire.

• Les plaquettes sont des fragments cellulaires sans noyau issus de la fragmentation des mégacaryocytes et contribuent à colmater les petites lésions des capillaires ou à former un caillot lors d’une blessure sérieuse.

Compléments

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

• Un frottis sanguin est préparé en étalant une goutte de sang par capillarité entre deux lames inclinées de 30° à 40°, puis en déplaçant brièvement la lame pour obtenir une couche monocellulaire.

• Après séchage, le frottis est coloré au May-Grünwald-Giemsa : les éléments acides deviennent bleus, les éléments basiques orange-rouge vif et les éléments neutres rose beige.

• Les monocytes peuvent se différencier en :

  • Macrophages dans le tissu conjonctif.
  • Cellules microgliales dans le système nerveux central.
  • Ostéoclastes dans l’os.

💡 Astuce mémo

Érythrocyte non mammalien nucléé, globule rouge humain sans noyau

📖 9. Parasites sanguins

★ À maîtriser

📌 Trypanosoma brucei brucei n’infecte pas l’humain, mais ressemble morphologiquement à T. brucei gambiense et T. brucei rhodiense, responsables de la trypanosomiase humaine africaine.

• Les trypanosomes sont des protistes zooflagellés fusiformes, munis d’un flagelle antérieur relié au corps par une membrane ondulante dans le sang des vertébrés.

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

• Plasmodium berghei, semblable aux autres espèces de Plasmodium, cause le paludisme chez l’humain.

• Les Plasmodium commencent leur cycle chez l’animal en envahissant les cellules du foie, puis pénètrent dans les globules rouges où ils se multiplient.

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

Compléments

• Le trypanosome possède une mitochondrie géante contenant de l’ADN condensé appelé kinétoplaste.

💡 Astuce mémo

Trypanosome extracellulaire, Plasmodium dans les globules rouges

📖 10. Organisation de la paramécie

🔑 Notions clés & Définitions

• Paramécie : Protiste cilié unicellulaire de 150 à 300 μm qui assure seule les fonctions vitales de locomotion, nutrition, excrétion, reproduction et réponse à l’environnement.

★ À maîtriser

• Chaque vacuole pulsatile collecte le liquide des canalicules dans sa vésicule centrale dilatée, puis expulse son contenu vers l’extérieur par contraction.

• Les vacuoles pulsatiles ont un rôle excréteur et osmorégulateur ; le liquide excrété contient des déchets azotés, du CO₂ dissous et une quantité d’eau variable selon les besoins du protiste.

• Les particules alimentaires sont entraînées par les cils du péristome vers le cytostome puis le cytopharynx, où se forment des vacuoles de phagocytose qui fusionnent avec les lysosomes.

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

• La paramécie se reproduit par scissiparité, tandis que la variation génétique est assurée par la conjugaison au cours de laquelle deux paramécies échangent des micronoyaux haploïdes.

Compléments

• La paramécie possède environ 25 000 cils vibratiles dont le battement coordonné produit des ondes longitudinales et permet la locomotion.

📌 Les vacuoles digestives au rouge neutre sont jaunes ou orangées à pH acide, qui tue les proies, et rouge sombre à pH basique, lors de la digestion proprement dite.

• Sous l’effet d’une agression, les trichocystes libèrent perpendiculairement à la surface un liquide qui coagule dans l’eau en un filament protéinique terminé en pointe.

💡 Astuce mémo

Péristome → cytostome → cytopharynx

📖 11. Cycle cellulaire et mitose

🔑 Notions clés & Définitions

• Mitose : Division du noyau qui, avec la division du cytoplasme, permet à une cellule mère de donner deux cellules filles génétiquement identiques.

★ À maîtriser

📌 Une cellule somatique reste généralement diploïde (2n) au cours du cycle cellulaire normal, tandis que l’état monochromatidien ou bichromatidien de ses chromosomes varie selon la réplication et la mitose.

• Avant la mitose, la réplication de l’ADN en phase S fait passer chaque chromosome monochromatidien à un chromosome bichromatidien constitué de deux chromatides sœurs liées au centromère.

• La prophase condense la chromatine en chromosomes bichromatidiens, fait disparaître progressivement le nucléole et désassemble l’enveloppe nucléaire ; les microtubules kinétochoriens s’attachent aux kinétochores et les microtubules polaires contribuent à l’éloignement des pôles.

• En métaphase, les centromères des chromosomes bichromatidiens s’alignent sur la plaque équatoriale.

• En anaphase, les centromères se rompent, les chromatides sœurs deviennent des chromosomes monochromatidiens et migrent vers les pôles grâce au raccourcissement des microtubules kinétochoriens.

📌 Lors de la cytocinèse végétale, des vésicules golgiennes fusionnent pour former une nouvelle paroi cellulosique, tandis que dans la cellule animale la membrane plasmique s’invagine pour former un sillon de division.

Compléments

• La méiose concerne les cellules de la lignée germinale et produit des cellules haploïdes (n) à partir de cellules diploïdes.

• En télophase, les chromosomes atteignent les pôles et se décondensent, l’enveloppe nucléaire se reforme autour de chaque lot et les microtubules se désassemblent.

💡 Astuce mémo

Prophase → métaphase → anaphase → télophase

📖 12. Échanges osmotiques végétaux

🔑 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 permet d’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

📖 13. Osmose et états des cellules végétales

🔑 Notions clés & Définitions

• Osmose : Mouvement passif des 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.

★ À maîtriser

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

• 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, tandis que la paroi conserve sa forme.

Compléments

📌 Les molécules d’eau libres ne sont pas associées à un soluté et peuvent traverser une membrane, tandis que les molécules d’eau liées forment des coques d’hydratation autour des solutés et ne la traversent pas en l’état.

• La plasmolyse est réversible jusqu’à un certain seuil : replacée en milieu hypotonique, la cellule regonfle, mais au-delà de ce seuil la mort cellulaire est inévitable.

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

💡 Astuce mémo

Hypotonique : l’eau entre et la cellule devient turgescente ; hypertonique : l’eau sort et la cellule se plasmolyse.

📖 14. Observation de l’épiderme d’oignon

🔑 Notions clés & Définitions

• Plasmodesmes : Canalicules qui traversent la paroi et mettent en communication les cytoplasmes de deux cellules végétales adjacentes.
• Méat intercellulaire : Espace à section triangulaire situé à l’endroit où trois cellules végétales se rencontrent et appartenant à un réseau où circule l’air nécessaire à leur respiration.
• Tonoplaste : Membrane qui délimite la vacuole végétale.

★ À maîtriser

• Dans une cellule d’oignon en turgescence, la vacuole occupe presque tout le volume cellulaire et le cytoplasme forme une fine couche plaquée contre la paroi.

Compléments

• Dans l’épiderme d’oignon rouge, les pigments anthocyaniques du suc vacuolaire donnent à la vacuole une coloration rose-violet caractéristique.

📖 15. Photosynthèse et cyclose chez l’élodée

★ À maîtriser

• Les chloroplastes contiennent la chlorophylle, pigment vert qui absorbe principalement la lumière rouge et bleue pour alimenter la photosynthèse.

📌 Dans les chloroplastes, les réactions photo-dépendantes captent l’énergie lumineuse et produisent de l’ATP et du NADPH dans les thylakoïdes, tandis que le cycle de Calvin fixe le CO₂ et produit du glucose dans le stroma.

• Les chloroplastes d’élodée sont entraînés par le flux continu et orienté du cytoplasme autour de la vacuole, ce qui rend la cyclose observable.

Compléments

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

💡 Astuce mémo

Les chloroplastes, comme des bateaux, sont entraînés par le courant cytoplasmique autour de la vacuole.

📖 16. Transport des sèves dans le poireau

★ À maîtriser

📌 Le xylème conduit 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 rigide continu.

Compléments

• La lignine empêche l’écrasement des vaisseaux du xylème sous la dépression créée par la montée de sève.

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

💡 Astuce mémo

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

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

🔑 Notions clés & Définitions

• Tubercule : Renflement souterrain de la tige qui sert d’organe de réserve et permet à la plante de passer l’hiver puis de se développer l’année suivante par voie asexuée.

★ À maîtriser

• Lorsque l’apport de saccharose dépasse les besoins immédiats d’un organe, il est hydrolysé en glucose puis polymérisé en amidon, polysaccharide de réserve des végétaux.

• Dans le tubercule de pomme de terre, le parenchyme amylifère est constitué de cellules parenchymateuses qui accumulent des grains d’amidon, et le tubercule est recouvert d’une fine couche de liège imperméable appelée pelure.

Compléments

• Les yeux du tubercule de pomme de terre sont des bourgeons disposés de façon hélicoïdale.

• Les grains d’amidon observés dans les cellules de pomme de terre présentent des couches concentriques autour du hile, point sombre correspondant au lieu d’origine des dépôts d’amidon.

💡 Astuce mémo

Saccharose transporté → glucose → amidon stocké dans le tubercule.

📊 Tableaux de synthèse

Stéréomicroscope et microscope photonique

Cellules sanguines et rôles