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UNIVERSITE DE DOUALA
INSTUTUT UNIVERSITAIRE DE TECHNOLOGIE
: PFTINFilière : Génie Biomédical
Mars 2015
Par :Pr. Leopold Gustave LEHMAN
Immuno-parasitologue
Mme Arlette Linda NGAPMEN ép. MBOA
Etudiante en Ph.D : Option Parasitologie
COURS DE BIOLOGIE CELLULAIRE
IUT/PFTIN/Génie Biomédical/1ère Année/Cours magistral Biologie Cellulaire/Pr. Lehman L.G./Mme Mboa Ngapmen
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I. INTRODUCTION
Les organismes animaux ou végétaux sont des ensembles complexes constitués deplusieurs parties agencées entre elles pour accomplir les fonctions vitales telles que la
croissance, la nutrition ou la reproduction. Un organisme tel que le notre est constitué de plusieurs organes spécialisés chacun dans une fonction qui contribue (Ex Appareil digestif: lanatomie disposition, la forme et la structure des organes. assemblage de minuscules compartiments délimités chacun par une membrane entourant une suspension aqueuse de macromolécules. Ces compartiments sont des cellules. La biologie cellulaire étudie les cellules et leurs organites, les processus vitaux qui s'y déroulent ainsi que les mécanismes permettant leur survie.II. HISTORIQUE DE LA BIOLOGIE CELLULAIRE
1677 : Antoine van Leeuwenhoek, connu pour ses améliorations du
microscope, observe le poivre pour vérifier s'il porte des aiguilles minuscules. animalcules, connus sous le nom de protozoaires.1858 : Louis Pasteur réfute la génération spontanée, croyance selon laquelle des
formes de vie peuvent apparaître spontanément.1665 : Robert Hooke découvre des cellules dans du liège en utilisant les
premiers microscopes.1839 : Theodor Schwann découvre que les plantes et les animaux sont faits de
cellules, concluant que la cellule est l'unité commune de structure et de développement: théorie cellulaire. Il donna son nom aux cellules de Schwann.1858 : Rudolph Virchow affirme que les cellules naissent du résultat de la
division cellulaire (" omnis cellula ex cellula »)CHAPITRE 1 : LA CELLULE
IUT/PFTIN/Génie Biomédical/1ère Année/Cours magistral Biologie Cellulaire/Pr. Lehman L.G./Mme Mboa Ngapmen
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III. GENERALITES SUR LA CELLULE
La cellule (du latin cellula petite chambre) est l'unité structurale, fonctionnelle etreproductrice constituant toute partie d'un être vivant (à l'exception des virus). Chaque cellule est
une entité vivante qui, dans le cas d'organismes multicellulaires, fonctionne de manière
autonome, mais coordonnée avec les autres. Les cellules de même type sont réunies en tissus , eux-mêmes réunis en organes (assemblage de plusieurs tissus qui remplissent une fonction spécifique. Ex : foie, cerveau, thyroïde). de base des êtres vivants. De façon générale, iser en deux catégories:1° - Les virus
Ils ne sont pas des cellules au vrai sens du terme car ils ne possèdent que le matériel génétique2° - Les organismes cellulaires
Ils unicellulaires. Ex:
bactéries, amibes, plasmodies. Ils vivent alors isolés ou en colonies. Les organismes pluricellulaires sont constitués de plusieurs cellules spécialisées fonctionnant de façon cohérente. Ils se divisent en 2 groupes: - Les organismes cellulaires procaryotes (bactéries) : ils sont des unicellulaires représenté par un seul chromosome qui baigne dans le cytoplasme - Les organismes cellulaires eucaryotes : ce sont, contrairement aux procaryotes, desorganismes chez lesquels le nucléoplasme est bien défini et séparé du cytoplasme par une
membrane nucléaire double. Les eucaryotes regroupent deux grands ensembles:Les protozoaires
ou associée dans un agrégat appelé colonie (Gonium, volvox).Les métazoaires dont les cellules sont groupées en tissus (conjonctifs, épithéliaux,
musculaire, nerveux, de soutien, osseux, cartilagineux).IV. CELLULES PROCARYOTES ET CELLULES EUCARYOTES
procaryotes et eucaryotes, ont un ancêtre commun unicellulaire appelé proto-cellule ou progénote qui est un organisme procaryote.IUT/PFTIN/Génie Biomédical/1ère Année/Cours magistral Biologie Cellulaire/Pr. Lehman L.G./Mme Mboa Ngapmen
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Les procaryotes sont identifiés aux bactéries : la plupart vivent comme des organismes monocellulaires mais certaines bactéri procaryotes ont leur ADN dans le cytoplasme de la cellule. Les eucaryotes (ou " noyau-vrai ») possèdent un noyau, compartiment séparé du Attention !!! Les virus, ou acaryotes, sont des éléments (et non des cellules) qui ne cellule hôte en détournant la machinerie cellulaire.IV.1. CELLULES PROCARYOTES
Les cellules procaryotes sont divisées en deux types cellulaires : Les archéobactéries qui prennent en compte les cellules méthanogènes, les celluleshalophiles et les cellules thermoacidophiles. Les archéobactéries sont les premières à
coloniser les roches nues car elles survivent avec le minimum de ressources.Schéma 1 : plan
Tableau 1 : Composition moyenne des cellules
vivantesIUT/PFTIN/Génie Biomédical/1ère Année/Cours magistral Biologie Cellulaire/Pr. Lehman L.G./Mme Mboa Ngapmen
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Les eubactéries (ou " vraie-bactérie ») sont les plus proches des bactéries actuelles. Elles prennent en compte les bactéries contemporaines, les mycoplasmes et les cyanobactéries. Le procaryote classique est Escherichia-coli (ou E-coli), qui est une bactérie habitant dans la flore intestinale humaine grâce à une paroi cellulaire rigide.Les bactéries se distinguent de part leurs parois cellulaires mise en évidence par la
coloration de Gram. On trouve des bactéries " gram + » et des bactéries " gram » : ¾ Les bactéries gram + retiennent le colorant, coloration violette. Leurs parois possèdent une couche unique de peptidoglycane qui repose sur la membrane plasmique, les deux constituent la paroi cellulaire. On pourra prendre comme exemple les staphylocoques. ¾ Les bactéries gram sont beaucoup plus perméables au colorant, coloration rose. membrane plasmique entourée par une membrane externe : il y a donc trois couches.Escherichia coli.
Les cellules procaryotes contiennent un compartiment unique, le cytoplasme, contenant unappelle le nucléoïde. Les bactéries se répliquent rapidement par division cellulaire ou
scissiparité. Elles peuvent être pathogènes ou non pathogènes.Escherichia coli Algue bleue
Schéma 2 : Organisation générale de la cellule procaryote (bacterie)IUT/PFTIN/Génie Biomédical/1ère Année/Cours magistral Biologie Cellulaire/Pr. Lehman L.G./Mme Mboa Ngapmen
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IV.2. CELLULES EUCARYOTES
Les eucaryotes correspondent aux organismes multicellulaires (animaux, plantes, correspondent aux protistes qui sont de deux types : animal les protozoaires et végétal les protophytes. Les cellules eucaryotes sont délimitées par une membrane (animaux) ou paroi . Lestoutes substances organiques à partir de matière inorganique et de lumière. Elles contiennent
des chloroplastes présentant des vacuoles volumineuses limitées par une double membranequi correspondent à des saccules empilées les unes sur les autres appelées thylakoïde, où se
réalisent la photosynthèse et donc qui contiennent de la chlorophylle. Les chloroplastes, comme les mitochondries, peuvent se reproduire et possèdent leurs propres ADN.Schéma 3 : Organisation
générale de la cellule animale eucaryoteSchéma 4 : Organisation générale
de la cellule végétale eucaryoteIUT/PFTIN/Génie Biomédical/1ère Année/Cours magistral Biologie Cellulaire/Pr. Lehman L.G./Mme Mboa Ngapmen
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Caractéristiques Cellule procaryote Cellule eucaryote Taille Généralement petite (1-10µm) Généralement grande (10-100µm)Cytosquelette Absent Présent
Organites Absent Présents
Système génétique
Absence de Noyau
ADN avec quelques protéines non-
histones; simple. Chromosome : une seule molécule circulaire dans les nucléotides non rattachés à la membraneNoyau présent
ADN complexé avec des protéines histones
et protéines non-histones dans un noyauChromosome constitué de plusieurs
molécules linéaires Division cellulaire Directe par fission binaire ou bourgeonnement. Pas de mitoseCertaines formes de mitose, Centrioles
présents chez la +part fuseau mitotique présentSystème
reproducteur Généralement absent ou très modifié Présent chez la plupart des partenaires mâle
et femelleNutrition Absorption pour la plupart,
phAbsorption, ingestion, photosynthèse chez
certainsMétabolisme
énergétique
Pas de mitochondries, enzymes
oxidatives liées à la membrane cellulaire et non enveloppées séparémentMitochondrie présente avec enzymes
oxydatives empa Modèle plus unifié de métabolisme oxydatifMouvements
intracellulaires Aucun Phagocytose, pinocytose Tableau 2 : Tableau comparatif des cellules procaryotes et eucaryotesSchéma 5 : D
Fibrobla
stesCellule
musculai reNeurone
Cellule
dendriti queGlobules
rougesIUT/PFTIN/Génie Biomédical/1ère Année/Cours magistral Biologie Cellulaire/Pr. Lehman L.G./Mme Mboa Ngapmen
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V. COMPOSITION DE LA CELLULE
Les organites constituant la cellule dont les mitochondries, réticulum endoplasmique,chloroplastes, noyau, membrane cellulaire, abritent des molécules et matériaux de base en
biochimie, dont les protéines, lipides, glucides et acides nucléiques. Les chaînes du métabolisme
prennent lieu dans différents organites.V.1. La paroi cellulaire
La paroi des cellules est une caractéristique structurale de plusieurs êtres vivants dontles végétaux. Elle est constituée principalement de cellulose, hémicellulose, pectines,
polymères phénoliques, protéines structurales et enzymatiques et différents ions. De
nombreuses hydrolases (glucanases, pectine Methyle Estérase,...) sont présentes dans la paroi des cellules. Les oses constituent les éléments de base des polysaccharides de la paroi cellulaire. Ce sontdes composés carbonés possédant des fonctions alcool et des fonctions réductrices
(aldéhydes et cétones). Il existe de nombreux isomères pour chacun des oses.V.2. La membrane plasmique
La membrane plasmique est constituée de lipides et de protéines. Les lipides membranaires sont des phospholipides présentant un pôle hydrophile (soluble dans l'eau) et un pôle hydrophobe. Au niveau des cellules, les phospholipides des membranes sont disposés en 2 couches, avec des parties hydrophobes en vis à vis. Les protéines hydrophiles sont fixées aux pôles hydrophiles des lipides. Les protéines hydrophobes sont fortement liées aux lipides (intégration).Schéma 7: La membrane plasmique
Schéma 6 : Quelques oses
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Les membranes cellulaires sont des doubles couches phospholipidiques dans lesquelles e manière asymétrique et inhomogène La membrane délimitant la cellule est appelée membrane plasmique et les membranes des mitochondriale, etc.). En microscopie électronique on observe une tri-lamination de la membrane : un feuillet clair feuillets sombres iron 8 nm. Ceci a permis de mettre en évidence la structure en bicouche phospholipidique de la membrane plasmique.V.2.1. Composition des membranes
Les membranes sont constituées (en poids sec de membrane) de 40% de lipides, 52% de protéines et 8% de glucides. En prenant en compte la différence de poids existant entre ces classes de molécules, on compte 50 molécules de lipides par molécule de protéine.V.2.1.1. Diversités des lipides membranaires
Au sein de la membrane les lipides sont présents sous différentes formes ; parmi elles on compte les phospholipides, les glycolipides et le cholestérol. a) PhospholipidesIls présentent tous une tête hydrophile (phosphate et groupement spécialisé) et une queue
hydrophobe (glycérol et acides gras). On distingue deux types de phospholipides :Les glycérophospholipides
u glycérophospholipides. Parmi les acidesIUT/PFTIN/Génie Biomédical/1ère Année/Cours magistral Biologie Cellulaire/Pr. Lehman L.G./Mme Mboa Ngapmen
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choline ; on obtient ainsi la phosphatidyl-sérine, le phosphatidyl-inositol, la phosphatidyl-éthanolamine et la phosphatidyl-choline.
Les sphingophospholipides
(par association de la choline). b) GlycolipidesIls sont de deux types : les glycéroglycolipides et les sphingoglycolipides. Il est intéressant
de préciser que les glycolipides des membranes des érythrocytes (globules-rouges), c) Cholestérol Le cholestérol est uniquement présent dans les membranes des cellules animales, en La molécule est donc amphiphile, représente environ un quart des lipides membranaires et influence la fluidité membranaire.IUT/PFTIN/Génie Biomédical/1ère Année/Cours magistral Biologie Cellulaire/Pr. Lehman L.G./Mme Mboa Ngapmen
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V.2.1.2. Diversités des protéines membranaires Les protéines membranaires ont des rôles bien spécifiques au sein de la double couchephospholipidique : récepteurs, transporteurs, adhérence cellulaire, catalyse enzymatique,
messagers intracellulaires, etc. Chaque protéine possède une extrémité N-terminale et une
extrémité C-terminale). Les protéines sont ancrées de différentes manières dans la
membrane. a) Les protéines extrinsèquesLes protéines extrinsèques sont localisées en dehors de la bicouche phospholipidique et sont
ainsi soit entièrement intracellulaire, soit entièrement extracellulaire. Elles interagissent avec
la membrane, par des liaisons électrostatiques de types liaisons hydrogènes et liaisons de Van der Waals, au niveau de domaines caractéristiques de protéines transmembranaires ou de lipides. Ces interactions étant faibles, elles sont rompues facilement par des variations de forces ioniques et de pH. b) Les protéines ancrées dans des acides gras Les protéines périphériques ancrées dans les lipides sont de deux types : Ancrées sur les glyco-phosphatidyl-inositol (GPI inositol. Ces protéines sont présentent sur la face extracellulaire de la membrane. myristique). Ces protéines sont présentent sur la face intracellulaire de la membrane. c) Les protéines transmembranaires Les protéines transmembranaires traversent les deux feuillets de la membrane. Ces protéines interĮ de détergents.V.2.1.3. Diversités des glucides membranaires
La grande majorité des glucides membranaires sont sous forme de glycoprotéines et une souvent) et des liaisons O-glycosidiques, sous forme de petites glycoprotéines ou de protéoglycanes. Les glycoprotéines contiennent des polysaccharides courts, souvent ramifiés et al estIUT/PFTIN/Génie Biomédical/1ère Année/Cours magistral Biologie Cellulaire/Pr. Lehman L.G./Mme Mboa Ngapmen
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Les protéoglycanes sont également des glycoprotéines, mais qui contiennent des glyco-amino-glycane (ou GAG) dont le plus simple acide hyaluronique.Pour information, les protéoglycanes sécrétoires composent la matrice extracellulaire (tissu
conjonctif, cartilage, etc.) et sont différents des protéoglycanes cellulaire.V.2.2. Propriétés des membranes
V.2.2.1. Auto-assemblage des lipides
Les phospholipides, dus à leurs propriétés physico- automatique en différ Les monocouches sont des couches mono-moléculaires dont les têtes hydrophiles sont dirigées vers le milieu aqueux et les queues hydrophobes vers le milieu lipidiques. Les micelles sont des formations sous la forme de gouttelettes rondes, où dans un milieu Les bicouches phospholipidiques permettent la formation de vésicules sphériquesappelées liposomes. Les bicouches phospholipides rentrent dans la formation des bicouches
membranaires. Pour information, les liposomes sont actuellement utilisés en thérapeutique pour encapsuler des substances médicamenteuses.V.2.2.2. Asymétrie membranaire
Toutes les membranes biologiques sont constituées de feuillets dont les compositions lipidiques Le feuillet interne est caractérisé par les phosphatidyl-sérine (amphotère) et phosphatidyl-éthanol-amine (charge négative).IUT/PFTIN/Génie Biomédical/1ère Année/Cours magistral Biologie Cellulaire/Pr. Lehman L.G./Mme Mboa Ngapmen
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Le feuillet externe est caractérisé par la sphingomyéline (charge négative) et la phosphatidyl-choline (charge négative).quotesdbs_dbs19.pdfusesText_25[PDF] biologie generale cours
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