la cellule - IFSI - Université Pierre et Marie CURIE

La cellule et les tissus
biologie fondamentale
JF Bernaudin
Histologie Biologie Tumorale Hôpital Tenon
Université Pierre et Marie Curie
Cours IFSI 1ère année septembre 2014
S109biofond01JFB.ppt
1. INTRODUCTION
• 1.1. la cellule est le composant
de base des organismes vivants
• Cellule: unité morphologique et
fonctionnelle de tout être vivant,
capable de se reproduire
• Bactérie: 1 cellule
• Homme: évaluation environ 100 000
milliards
( un virus n’est pas une cellule)
bactéries
• Bactérie ( procaryote) 1µm
• cellule épithéliale (eucaryote) 20 à 30 µm
• 1µm= 1/1000 de mm
Procaryotes et eucaryotes
Procaryotes:
• membrane plasmique
• cytoplasme
• ADN contenu dans
chromosome
directement dans le
cytoplasme
• pas de noyau
Eucaryotes
• membrane plasmique
• cytoplasme
• ADN contenu dans
plusieurs
chromosomes
• dans un noyau
ADN
Procaryotes et eucaryotes
Procaryotes:
• membrane plasmique
• cytoplasme
• ADN contenu dans
chromosome
directement dans le
cytoplasme
• pas de noyau
Eucaryotes
• membrane plasmique
• cytoplasme
• ADN contenu dans
plusieurs
chromosomes
• dans un noyau
ADN enveloppé
dans le noyau
extérieur
intérieur
Membrane plasmique
cytoplasme
noyau
Eucaryotes
• membrane plasmique
• cytoplasme
• ADN contenu dans plusieurs
chromosomes
• dans un noyau
eucaryotes
• Unicellulaires
(1 seule cellule)
protistes
protophyte
protozoaires
• Pluricellulaires
(plusieurs cellules
associées ayant des
fonctions
différentes)
– Végétaux
– Champignons
– Animaux
• métazoaires
Nous sommes tous des métazoaires!!!
2. La cellule eucaryote
Remerciements au Pr Célia Ravel
Université de Rennes
La cellule eucaryote
Eu: propre
karyon, noyau
Taille relative des cellules et de leurs composants
Taille relative des cellules et de leurs composants
la cellule
• la cellule est le composant de base des
organismes vivants
• Les cellules sont les constituants des
tissus normaux et pathologiques
• les cellules interagissent entre elles et
avec les autres composants du corps
humains pour former les tissus
Composition de la cellule
•
•
•
•
•
Eau et sels minéraux:
Lipides
Glucides
Protéines
Acides nucléiques
• Intérieur:milieu
aqueux (H²O)
• Extérieur: milieu
aqueux (H²O)
extérieur
Membrane
plasmique
intérieur
• Membrane plasmique
– Formée d’une double couche de lipides
( phospholipides)
– + autres constituants (complexe )
phospholipides
• La double couche de phospholipides est
imperméable à l’eau, aux ions, aux
protéines, glucides, acides nucléiques
• La double couche de phospholipides est
perméable aux gaz ( O²,CO²), aux
lipides
• La membrane est imperméable à l’eau
comment faire passer des molécules
hydrophiles? Canaux, transporteurs,
récepteurs…..
Pour traverser= canaux
Na+; Ca++; K+; Cl- …..
Pour traverser= transporteurs
récepteurs
à la
lasurface
récepteurs à
surface
de la pour
cellule
de la cellule
les
pour
les molécules
de
molécules
de signalisation
signalisation
transduction
intracellulaire
• Certains récepteurs sont des canaux (
synapses du système nerveux)
• Exemples des récepteurs aux hormones
– Hormones: molécules transportées par le
sang qui apportent les informations des
glandes endocrines aux cellules cibles
– Deux exemples
• L’insuline ( polypeptidique: chaines d’acides
aminés = hydrosoluble)
• La testostérone ( dérivée du cholestérol =
liposoluble)
Ex: hormones hydrosolubles: récepteurs en
surface
( hormone de croissance; insuline …)
Ex: hormones liposolubles: récepteurs dans la
cellule ( cytoplasme; noyau) ( stéroides,
hormones sexuelles)
Membrane plasmique
cytoplasme
noyau
Organites intracellulaires
• Compartiments distincts formant des
organites
• Entourés par une membrane également faite
de phospholipides
• Tous ces organites contiennent des protéines
particulières et ont des fonctions bien
distinctes
• Compartiments dynamiques, constamment en
mouvement
La synthèse protéique
RE lisse
Pores
nucléaires
Enveloppe
nucléaire
RE
granuleux
citernes
ribosomes
• Le réseau de citernes et cavités
impliqué dans la synthèse intracellulaire:
le réticulum endoplasmique (RE)
– RE granuleux ( ou granulaire) = citernes +
ribosomes = synthèse des protéines
– RE lisse ( pas de ribosomes)= synthèse des
lipides
L’appareil de Golgi permet l’emballage et la
formation des grains de sécrétion
Mitochondries
source d’énergie
(obligatoire pour utilisation de l’ O²)
OXYGENE
ATP
ENERGIE
ATP= adénosine triphosphate
l’énergie dans la cellule
est stockée
sous forme d’ATP
• L’ATP est formée à partir du glucose (
ou de lipides)
– en présence d’oxygène (O²) apporté par
les vaisseaux sanguins ( 1mole de glucose
donne 36 moles d’ATP; 1mole d’acide gras
donne 130 moles d’ATP )
– sans O² 1mole de glucose donne 2 moles
d’ATP
Petit génome mitochondrial
ADN mitochondrial transmis par la mère
maladies génétiques mitochondriales
La cellule maintient sa forme et
son architecture grâce au cytosquelette
cytosquelette
actine
Filaments fins: actine
Filaments intermédiaires: cytokératines….
Filaments plus épais: microtubules
le noyau
Cellules sans noyau ?
Globules rouges
ADN dans le noyau
noyau
• contient la
chromatine
(chromosomes)
• entouré par
membrane nucléaire
• percée de pores
faisant communiquer
l’intérieur du noyau et
le cytoplasme
X
Y
• Les chromosomes sont constitués d’ADN ( acide
désoxyribonucleique) et de protéines ( histones)
Chromosomes=
Chromatine=
ADN+histones( protéines)
Caryotype: 46 chromosomes
examen des chromosomes: caryotype
( cytogénétique)
• Chez l’homme 46 chromosomes soit 23 paires
• 22 paires d’autosomes
• 1 paire de chromosomes sexuels
( homme XY; femme XX)
La division cellulaire se fait par mitose
3 grandes catégories de cellules
– Cellules extrêmement spécialisées ne se
divisant pas
(c nerveuses/neurones, c musculaires du myocarde,)
– Cellules qui normalement ne se divisent pas
sauf en cas de stimulus particulier
(foie, lymphocytes)
– Cellules ayant normalement un niveau élevé
d’activité mitotique
(c épithéliales, c souches hématopoïétiques, gonies)
Le cycle cellulaire
cytokinèse
Synthèse d’ADN
Mitose
Duplication des chromosomes
Séparation chromosomique
Cellule ayant dupliqué ses chromosomes
"Physiology or Medicine for 2001 - Press Release". Nobelprize.org. 7 Sep 2010
Au cours de la mitose
• les chromosomes doublent leur quantité d’ADN
• la membrane nucléaire disparaît
• les chromosomes se dédoublent et se
répartissent au deux extrémités du fuseau
• les noyaux se reconstituent, le cytoplasme se
divise en 2
• formation de 2 cellules filles avec le même
quantité d’ADN que la cellule « mère »
dédoublement des chromosomes
Prophase
•2 chromatides réunies par un centromère
•Formation du fuseau mitotique
•Dispersion de l’enveloppe nucléaire
Métaphase
Alignement des chromosomes (plaque métaphasique)
Anaphase
•Division des centromères : les chromatides se séparent
•Les pôles du fuseau s’écartent
Télophase
•Rassemblement des
chromosomes aux deux pôles
du fuseau
•Cellules filles obtenues par
cytocinèse
Au cours de la mitose
• les chromosomes doublent leur quantité d’ADN
• la membrane nucléaire disparaît
• les chromosomes se dédoublent et se
répartissent au deux extrémités du fuseau
• les noyaux se reconstituent, le cytoplasme se
divise en 2
• formation de 2 cellules filles avec le même
quantité d’ADN et même nombre de
chromosomes que dans la cellule « mère »
les cellules meurent: apoptose
apoptose
nécrose
apoptose
suicide cellulaire
•
physiologique,
•
génétiquement programmé,
•
nécessaire à la survie des
organismes pluricellulaires.
•
en équilibre constant avec la
prolifération cellulaire.
•
contrairement à la nécrose, ne
provoque pas d'inflammation
désintégration
Relargage du
contenu
intracellulaire
inflammation
phagocytose
Corps apoptotiques
macrophage
• Les cellules s’organisent en tissus
• Des exemples de tissus
les épithéliums ( de revêtement): l’épiderme de
la peau
les tissus conjonctifs: le derme et l’hypoderme
de la peau
le tissu nerveux
les tissus musculaires
3.Comment étudier les
cellules et les tissus chez les
patients?
étude des cellules et des tissus
normaux et pathologiques
• Cytologie: étude des cellules
• Cytopathologie: étude des cellules dans
un but diagnostique
• Histologie: étude des tissus ( ensemble
de cellules)
• Histopathologie ou anatomie
pathologique: étude des tissus dans un
contexte de maladie dans un but
diagnostique
• Comment examiner les cellules:
le microscope+++
Cytologie et cytopathologie= examen des
cellules
• Les cellules peuvent
être examinées
vivantes:
• études particulières
ex:spermatozoïdes,
• Le plus souvent il s’agit de cellules
indépendantes examinées après
confection d’un frottis ( ou étalement )
• Le plus souvent le frottis est séché à l’air
avant d’être coloré
• Ex: frottis sanguin coloré; frottis du col de
l’utérus; ponctions à l’aiguille du sein ou
de la thyroïde
Frottis de dépistage
du col de l’utérus
Cytoponction du sein
ou de le thyroïde
Une lame ( de verre)
histologie et histopathologie= examen
des tissus ( biopsies, pièces opératoires)
Pièce opératoire
Autopsie
Biopsie sous
endoscopie
Trachée
Bronches
Poumon
Biopsie à l ’aiguille
Cerveau
Œil
Thyroïde
Ganglions
Seins
Poumon, plèvre
Foie
Rein
Os, moelle
Testicule
Tube digestif
Vessie
Biopsie excision
Peau
Bouche
Col utérin
Endomètre (curetage)
Muscle, nerf
• Pour être examinées les cellules
constitutives des tissus doivent subir
une succession de préparations
• fixation
• inclusion
• coupe
• coloration
Étiquette avec identité
du patient +++
inclusion en paraffine
• réalisation d'un "bloc"
réalisation de coupes ou « lames »
microtome
coupes fines (2 à 5
mm)
lame de verre
coloration des lames
• déparaffinage
•
• coloration
• montage
Microscope optique
grandissement de 25 à 1000 fois
différents colorants
HE
Hématéine
trichrome de Masson
noyau
Éosine
cytoplasme
MEC
Microscopie électronique
Grandissement de 2500 à 150000
niveaux d'organisation: les cellules
s’organisent en tissus
• Les tissus sont formés
– de cellules
– et de matériel extracellulaire c’est-à-dire
entre les cellules
le matériel
extracellulaire est
fait
• de fibres ( ou
fibrilles) : fibres de
collagène; fibres
élastiques
• ainsi que de
substance
fondamentale
Les tissus sont constitués de cellules et de matériel
extracellulaire
cellule
fibres de collagène
• soutien et résistance mécanique
Fibres élastiques
• élasticité
élastine
• Les grandes familles de tissus
1
Épithéliums de revêtement et épithéliums
glandulaires
Les ensembles de cellules qui
- bordent les cavités de l’organisme
- forment le revêtement de la peau
- constituent les glandes exocrines
et endocrines
2
Les tissus conjonctifs et squelettiques
Tissu conjonctifs
Tissus adipeux
Cartilage
Os
3
Tissus musculaires = contraction
Muscles squelettiques
Myocarde
Muscles lisses des viscères
4
Tissu nerveux
Système nerveux central
Système nerveux périphérique
Aux 4 familles de tissus se surajoutent
populations cellulaires libres
défenses
liquides
tissus
cellules du sang:
globules rouges
ou hématies
globules blancs
ou leucocytes
- polynucléaires
- lymphocytes…
4 millions de globules rouges par mm3ou µl
7 000 globules blancs par mm3 ou µl
Aux 4 familles de tissus se surajoutent
cellules lignées germinales
reproduction
gonades
• Des exemples de tissus
les épithéliums ( de revêtement):
l’épiderme de la peau
les tissus conjonctifs: le derme et
l’hypoderme de la peau
• Peau= organe
• pour un homme de 75kgs
surface ( environ ) 2m²
poids ( environ )4kgs
• peau proprement dite:
épiderme + derme
• tissus sous-cutané:
hypoderme ( tissus
adipeux)
• dérivés épidermiques
– poils et ongles
– glandes sudoripares
et sébacées
Follicule pileux
sueur
sébum
Aisselles
et périnée
• L’épiderme est la couche la plus
superficielle de la peau
• C’est un modèle de barrière
mécanique imperméable
• C’est un épithélium, c’est-à-dire un
ensemble de cellules jointives
étroitement associées entre elles
formant un revêtement
500µm soit 1/2mm
Vue au
microscope
Épiderme
Couche cornée
derme
• L’épiderme est formé de plusieurs couches
de cellules, les kératinocytes*
• Les cellules de l’épiderme ou
kératinocytes* forment une barrière
mécanique résistante et imperméable à
l’eau qui isole le corps du monde extérieur
• Si la barrière est détruite ( brûlures;
maladies bulleuses): perte de liquide
interstitiel, infections….
•Kératinocytes
Cytes=cellules; ici cellules à kératine
• Desquamation
• Couche cornée
kératinisée
• Couche basale
renouvellement
Pour former la barrière
les cellules de l’épiderme
sont accrochées
les unes aux autres
par des jonctions ( desmosomes)
Couche cornée
25 à 50 jours
cellules
basales
renouvellement de l’épiderme
psoriasis
La peau est plus ou moins colorée: les
mélanocytes
• Dans notre épiderme,un deuxième
type de cellules, les mélanocytes sont
responsables de la couleur de notre
peau
• Rôle de protection vis-à-vis des
rayonnements UV
mélanocytes situés dans la couche basale de l’épiderme
synthèse des grains ( mélanosomes) de mélanine
• Les mélanocytes fabriquent la
mélanine contenue dans les
mélanosomes
• Les cellules voisines ( kératinocytes )
captent des fragments de
mélanocytes contenant les grains de
mélanine dans les mélanosomes
• Les grains de mélanine protègent les
noyaux des cellules ( kératinocytes,
mélanocytes) contre les effets
génotoxiques des rayons UV
Eumélanine=
couleur brun noir
Phaemélanine =
couleur rousse
Que nous ayons la peau claire ou la peau sombre
nous avons le même nombre de mélanocytes
• mélanocytes situés dans la couche basale
800 à 2300 par mm²
« effets génotoxiques des rayons UV »
– Effets des UV sur l’ADN contenu dans le noyau des
cellules (altérations: cassures…)
– Rôle carcinogène des UV
• Cancers des kératinocytes: augmentent avec
l’age ( cancers basocellulaires, cancers
spinocellulaires)
• Cancers des mélanocytes ( mélanomes) ++++
naevus
•le derme: un tissu conjonctif
• Le derme est un deuxième type de tissus,
• Séparé de l’épiderme par la membrane basale
dermo-épidermique
• Il est constitué de tissu conjonctif formé de:
– Cellules: les fibroblastes
– et de fibres assurant la résistance: fibres de
collagène ou l’élasticité, fibres élastiques, de notre
peau
e
fibroblaste
Source:
Nicole Grondin enseignante soins esthétiques Marie-Rivier
•sous la peau: l’hypoderme,
un autre tissu conjonctif
• L’hypoderme est du tissu conjonctif
particulier= tissu adipeux= pannicule
adipeux= graisse blanche
• Dans le corps tissus adipeux=
réserves énergétiques: 3 localisations
– pannicule adipeux
– graisse périviscérale en particulier
dans l’abdomen
– graisse périorbitaire et paumes
des mains et plantes des pieds
graisse blanche
• panicule adipeux sous cutané
épiderme
derme
hypoderme
• Régions profondes de l’organisme: ex
épiploon
estomac
grand épiploon
• Le tissu adipeux est formé de cellules, les
adipocytes
• Qui contiennent un gouttelette de lipides (
triglycérides)
• Le tissu adipeux est vascularisé (= présence
de capillaires sanguins) et innervé ( système
nerveux sympathique)
chylomicrons
dans capillaires:
triacylglycérol
lipoprotéine lipase
1/ à la surface des
cellules endothéliales
2/ adipocyte
acides gras
glycérol
Insuline
glucose
du
capillaire
en cas de besoin
( jeûne; efforts)
Lipolyse:
libération
dans le sang
acides gras
glycérol
• Avec la peau nous avons vu 3 tissus
différents:
– Un épithélium de revêtement, l’épiderme
– Un tissu conjonctif, le derme
– Le tissu adipeux