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Biologie cellulaire

Ce cours présente les concepts fondamentaux de la biologie cellulaire en abordant la structure, la composition chimique, et les fonctions des cellules, ainsi que les principales méthodes d'étude utilisées dans ce domaine.

1. Introduction à la Cellule

  • La cellule est définie comme l'unité de base vivante, structurelle, fonctionnelle, et reproductrice de tous les êtres vivants.
  • La cytologie est la science qui étudie la morphologie, la structure et l'ultra-structure des cellules.
  • Les cellules partagent des similitudes universelles, notamment la présence de l'ADN, l'utilisation d'un code génétique commun, et des processus métaboliques semblables (synthèse des protéines, production d'énergie).

2. Composition Chimique de la Matière Vivante

  • Les principaux éléments chimiques dans les cellules sont le carbone, l'hydrogène, l'oxygène, et l'azote (macroéléments). D'autres éléments comme le soufre, le phosphore, et les oligoéléments sont également essentiels.
  • Les biomolécules clés comprennent :
    • L'eau, qui constitue la majeure partie de la masse cellulaire.
    • Les protéines, qui assurent diverses fonctions structurelles et enzymatiques.
    • Les lipides, composés hydrophobes servant de composants membranaires et de réserve d'énergie.
    • Les acides nucléiques, porteurs de l'information génétique.
    • Les glucides, qui fournissent de l'énergie et servent de matériau de structure.

3. Théorie Cellulaire et Organisation du Monde Vivant

  • La théorie cellulaire énonce que tous les organismes sont constitués de cellules, que la cellule est l'unité de base de la vie, et que toute cellule provient d'une cellule préexistante.
  • Les cellules peuvent être eucaryotes (avec noyau) ou procaryotes (sans noyau), chaque type présentant des particularités structurelles.

4. Les Techniques d'Étude de la Cellule

  • Les méthodes pour étudier les cellules incluent l'observation in situ (cytologie, histologie, microscopie) et l'analyse moléculaire après extraction des composants (protéines, lipides, acides nucléiques).
    • Cytologie : Étude des cellules individuelles, souvent par des techniques de coloration.
    • Histologie : Étude des tissus organisés, avec des techniques comme la fixation, l'inclusion en paraffine, et la coupe.
    • Microscopie : Utilisation de la microscopie optique pour l'observation de la structure cellulaire et de la microscopie électronique pour l'ultrastructure.

5. Les Biomolécules et Leur Rôle Cellulaire

  • Les cellules contiennent une variété de macromolécules qui contribuent à leur fonctionnement :
    • Les acides nucléiques (ADN et ARN) codent pour les protéines et régulent les fonctions cellulaires.
    • Les protéines servent de catalyseurs pour les réactions biochimiques et de composants structurels.
    • Les lipides forment les membranes cellulaires et stockent l'énergie.
    • Les glucides fournissent de l'énergie rapide et interviennent dans la reconnaissance cellulaire.

Ce cours fournit ainsi une base solide en biologie cellulaire, permettant de comprendre les principes fondamentaux et les techniques modernes d'étude des cellules.

 
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Ce cours de cytologie est conçu comme un outil didactique pour les étudiants des premiers cycles en Médecine, Pharmacie et Chirurgie dentaire. Il propose une vue d'ensemble moderne et accessible sur la cellule et ses organites, en abordant à la fois les aspects morphologiques et physiologiques, mais sans entrer dans les détails des phénomènes physiologiques qui seront couverts en Physiologie cellulaire.

Le cours explore l'organisation interne des cellules, leur fonctionnement, leur reproduction et leur interaction avec l'environnement, dont l’objectif général est d’apporter une vue d'ensemble de conceptions de base et des préoccupations relatives à la biologie cellulaire. Dans ce cours et au fil des différents chapitres nous allons voyager dans la cellule animale vivante, afin d’en connaitre ses différents organites, et de préciser le lien entre la structure et l’organisation des constituants cellulaires et les fonctions de la cellule. Il est conçu pour permettre aux étudiants de vérifier et approfondir les notes de cours, de combler les lacunes en cas d'absence, et de fournir des compléments scientifiques. Cependant, il ne remplace pas le cours manuscrit et personnel pris en amphithéâtre, mais sert plutôt de support complémentaire pour l'apprentissage.

La membrane plasmique est une barrière à perméabilité sélective qui autorise le passage de solutés et les échanges entre la cellule et le milieu extérieur.

Un virus est un agent infectieux nécessitant un hôte, souvent une cellule, dont les constituants et le métabolisme déclenchent la réplication.

Le tissu cartilagineux est un tissu conjonctif pauvre en cellules (10% de la masse totale) et dont la matrice extracellulaire est solide et élastique. Il est constitué de cellules (chondrocytes), de fibres et d’une substance fondamentale riche en cartilagéine. Il constitue la majeure partie du squelette embryonnaire et fœtal.

 
Organite central et vital de toute cellule vivante, limité par une double membrane perforée de nombreux pores, contenant les chromosomes et un ou plusieurs nucléoles.

Le prion est un type de protéine naturellement présent dans l'organisme dans sa forme cellulaire (PrPC) susceptible de donner une forme pathogène PrPSc par une mauvaise conformation ou repliement. Cette forme pathogène est capable de transmettre cette forme mal repliée à des variantes normales de la même protéine. Ces prions dits pathogènes caractérisent plusieurs maladies neurodégénératives mortelles et transmissibles chez l'homme et de nombreux autres animaux.

le prion est une entité acellulaire. 

•Le prion est une protéine qui peut devenir pathogène en changeant sa conformation dans l'espace.

 Lorsqu'elle est mal repliée, la protéine prion se dégrade difficilement, elle s'accumule et forme des dépôts à l'intérieur et à l'extérieur des cellules du cerveau. La protéine prion anormale peut transmettre son anomalie de conformation à d'autres protéines prion. 

vParticules protéiques: il s’agit de forme aberrante d’une   protéine normale ,responsables de maladies dégénératives du système nerveux central chez l’homme et les animaux
vDimensions: autour de 0,01 micron

 (protéine PrPc et Pr Pres).

Agent responsable de l’encéphalopathie sub-aigue spongiforme transmissible ( maladie de Creutzfeldt-Jacob) chez l’homme : démence, perte de coordination motrice, syndrome extrapyramidal, la maladie de la vache folle chez les bovins.

 les Acaryotes (virus) sont des entités vivantes acellulaires puisqu'elles ne renferment pas les huit similitudes du monde cellulaire qui sont : 

.1.  Toutes les cellules emmagasinent les informations dans les gènes formés d’ADN

2.le code génétique utilisé dans les gènes est le même (rare exceptions).
3. Tous les types cellulaires  décodent les gènes portés par leurs ADN grâce a un système d’ARN qui traduit l’information génétique en protéines.
4.Toutes les cellules  synthétisent les protéines grâce aux ribosomes
5.Les protéines contrôlent la structure et la fonction des toute les cellules 
6.Les cellules ont besoin d’énergie pour la synthèse de leurs constituant (ATP)
7.Toutes les cellules sont entourées d’une membrane  plasmique formée de protéines et de lipides.
8.Toutes les cellules renferment dans leur cytoplasme un cytosquelette qui leur donne leur forme.   

 

les mitochondries font partie du système membranaire des cellules eucaryotes , ne sont pas seulement la source d'énergie elles assurent toutes les fonctions suivantes :

1. Respiration cellulaire

2- Fonctions de synthèses

3- Thermogenèse

4- Régulation calcique

5- Mitochondrie et vieillissement

6- Mitochondries et apoptose

la cellule eucaryote diffère de la cellule procaryote par sont compartimentage assuré par le système membranaire. la membrane plasmique est l'une des huit similitudes du monde cellulaire. Elle est constituée   de phospholipides qui lui confère sa fluidité et de cholestérol lui conférant sa stabilité incorporés de protéines dotés  d'autres rôles . 

le tissu nerveux est constitué par des cellules nerveuses (neurones) et des cellules qui les accompagnent ( cellules gliales). Au niveau du Système nerveux central(Cerveaux, cervelet et moelle épinière)  le soutien et la nutrition sont assurés par les méninges et les ventricules en collaboration avec  la névroglie contrairement au système nerveux périphérique( ganglions et nerfs) qui est nourrit et soutenu par le tissu conjonctif. la substance grise est constituée par les corps cellulaires des neurones et est corticale aux niveaux du cerveau et cervelet et centrale au niveau de la moelle épinière. la substance blanche est constituée par les axones. 

aux niveau de la substance grise , la forme des neurone nous permet de reconnaitre l'organe : les neurones pyramidaux sont retrouvés au niveau du cortex cérebral, les multipolaires au niveau de la moelle épinière  et ceux de Purkinj au niveau du cortex cérébelleux. 

le module de biologie cellulaire consiste à étudier la cellule dans tout ses états commençant par l'individualiser parmi les entités vivante , ensuite l'étudier sur le plan structural, ultra-structural et structure moléculaire. il existe une diversité structurale et métabolique entre les cellules  mais toutes les cellules regroupent huit similitudes  universelles. 

le monde des vivants est constitué d'entité vivantes acellulaire (Virus et prions) et d'entités vivantes cellulaires (eucaryotes et procaryotes). 

Une fois la cellule individualisé, une étude détaillée des procaryotes représentées par les bactéries est réalisée sur le plan cytologique suivi de l'étude de la cellule procaryotes. 

l'étude de la cellule se comportant comme un individu est nécessaire pour faire la différence entre protozoaires et métazoaires qui lors de leurs évolution ont acquis  certains caractères dont le développement embryonnaire. 

Suite à ce voyage dans le monde animal, il est inévitable d'étudier le comportement d'une cellule germinale unique fécondé pour donner un individu pluricellulaire assurée par la discipline d'embryologie. 

 la cellule embryonnaire donne naissance à des tissus embryonnaires appelés feuillet embryonnaire qui donneront les quatre type de tissus de l'individu. l'étude de ces tissus est appelée l'histologie. 

à la fin et après avoir étudier la cellule en cytologie, taxonomie, embryologie et histologie , il est nécessaire de l'étudier dans un état pathologique qui est la cellule cancéreuse entité cellulaire dans un miroir inversé. 

 

le tissus cartilagineux est un tissu conjonctif spécialisé  non vascularisé qui assure la fonction du squelette .Il existe 3 principaux tissus conjonctifs dont le cartilage hyalin , le cartilage élastique et le cartilage fibreux. Sa nutrition et protection sont assurées par le périchondre,  qui est un tissu conjonctif richement vascularisé, à l'exception du cartilage articulaire qui est nourrit par le liquide synovial.  

’appareil génital se met en place lors du développement embryonnaire. Ce phénomène est sous le contrôle de plusieurs gènes et hormones, en relation avec les chromosomes sexuels présents. Le début de ce développement est commun aux deux sexes. Les différentes étapes de ce développement permettent d’aboutir à un appareil génital différencié, masculin ou féminin.

L'ovogenèse est le processus permettant la production des gamètes femelles, les ovocytes, ainsi que leur maturation en ovules.

L’épithélium glandulaire est un groupement de cellules épithéliales juxtaposées qui secrètent un produit utilisable par l’organisme. • Il dérive par bourgeonnement de l’épithélium de revêtement. • Les cellules épithéliales qui le constituent, sont spécialisées dans l’élaboration d’un produit de sécrétion, qu’elles excrètent soit : -> Dans le milieu extérieur ou vers des cavités ouvertes sur l’extérieur : ce sont les glandes exocrines. -> Dans le milieu intérieur : on parle de glandes endocrines. -> Les cellules présentent une sécrétion à la fois exocrine et endocrine : on parle dans ce cas de glandes amphicrines.

Les ribosomes ou «grains de Palade» sont: Des particules compactes. Constitués de ribonucléoprotéines. Libres dans le cytoplasme ou accolés ou non à la face externe du réticulum endoplasmique. Responsables de la synthèse protéique en assemblant les acides aminés dans un ordre prédéterminé.