UE1B-9 Biologie et Homéostasie cellulaire I Flashcards
(174 cards)
1
Q
De quoi sont capables organismes ?
A
= Systèmes capables du renouvellement, de la transformation et de l’accroissement : de leur propre substance
2
Q
De quoi dépendent les organismes vivants et leur survie ?
A
=> de leur capacité à effectuer de manière autonome des réactions chimiques
(métabolisme : actions sur la matière, synthèses, production d’énergie…)
3
Q
Diversité des organismes vivants : (4)
A
- morphologique
- de taille
- d’occupations de diverses aires géographiques et climatiques
- dans la temporalité de leur présence sur terre
4
Q
Définition : Être Vivant
A
=> un être «animé»
- un animal, doué de mobilité
Et les plantes, sont-elles animées ?
Elles ont des propriétés que n’a pas la matière inanimée :
- germination, floraison, fructification…
Vivant s’oppose à inanimé, inerte, minéral,..
5
Q
Quel type de systèmes sont les êtres vivants ?
A
=> Systèmes organisés et Dynamique
6
Q
De quoi sont capables ces systèmes ?
A
- capables de réagir et de s’adapter à des changements de leur environnement et de modifier l’environnement
7
Q
Définition : Homéostasie
A
=> capacité d’un système à conserver son équilibre de fonctionnement en dépit des contraintes extérieures
8
Q
Que forment les organismes vivants dans le temps ?
A
Ils forment des systèmes stables qui conservent leur équilibre de fonctionnement en dépit des contraintes extérieurs.
9
Q
Pourquoi les organismes sont dynamiques ?
A
- car ils peuvent réagir en s’adaptant à des changements de leur environnement.
10
Q
Définition : Homéostasie propre aux organismes vivants
A
le maintien relativement constant d’un certain nombre de paramètres physicochimiques caractérise
11
Q
Qu’est-ce qui a permis le maintien de la vie sur Terre ?
A
L’évolution
12
Q
Par quoi est caractérisé un organisme vivant ?
A
Par une durée de vie
- demi-vie d’un individu : moins d’un an
- demi-vie d’une espèce : 1,5 millions d’années
13
Q
Qu’est-ce qui permet la stabilité dans le temps et un dynamique évolutive ?
A
=> Un organisme vivant se reproduit et génère une descendance.
- permet la perpétuation de caractéristiques : par transmission conforme avec des possibilités de changements qui sont à la base de l’évolution.
14
Q
Qu’est-ce qui permet la fixité relative des espèces ?
A
Si la durée de vie à l’échelle de l’individu est courte, la REPRODUCTION permet une fixité relative des espèces.
15
Q
Quel est l’âge de la Terre ?
A
° 4,6 milliards d’années
16
Q
De quand date les premières traces de vie ?
A
=> il y a 3 à 4 milliards d’années
17
Q
De quand date les premiers hominidés ?
A
=> il y a 4 à 7 millions d’années
18
Q
De quand date l’apparition de l’O2 ?
A
=> il y a 2,5 milliards d’années
19
Q
De quand date l’émergence des organismes eucaryotes ?
A
=> il y a 1,5 milliards d’années
20
Q
Comment étudier et caractériser le vivant ?
A
=> par des observations de la diversité des êtres vivants sur des critères tels que :
- Forme, Taille
- Couleur
- Mode de vie, Comportement
- Degré d’organisation
- Mode d’alimentation
- Liens de parentés
21
Q
Quand est-ce que la Biologie devient une Science Fondamentale ?
A
À partir de XVIII ème siècle, grâce aux travaux des Naturalistes : Buffon (1707-1788), Linné (1707-1778), Commerson (1727-1773)
22
Q
Principes de la Biologie descriptive historique
A
° Observations
° Regroupement sur des critères morphologiques
° Corrélations
° Classifications
23
Q
Que doit-on à Buffon ?
A
Il a rédigé une « Histoire naturelle » en 36 volumes dans lesquels il classe avec quantité d’illustrations : les oiseaux, les animaux quadrupèdes et y indique ce qu’il considère comme une ressemblance de l’homme avec les singes.
24
Q
Que doit-on à Linné ?
A
La description de 8000 végétaux
25
Que doit-on de Commerson ?
Un des scientifiques qui embarquent en 1766 sur les frégates de Bougainville pour une expédition autour du monde qui passera par l’Ile Bourbon.
- la constitution d’un herbier de plantes des Mascareignes, conservé au Muséum de Paris, la création du jardin botanique de Pamplemousse à Maurice et l’importation du z’evi à La Réunion.
26
Par qui est réalisé l’énoncé des premiers grands concepts de la Biologie et spécialités disciplinaires ?
- Lamarck (1744-1829)
- Cuvier (1769-1832)
- Darwin (1809-1882)
27
Enoncé des premiers grands concepts de la Biologie et spécialités disciplinaires : Étude et Classification
- Des plantes : Botanique
- Des animaux : Zoologie
- Des hommes : Anthropologie
28
Quelles disciplines de la biologie conduisent aux théories de l’évolution et au regroupement des organismes vivants par espèces ?
- Anatomie/Morphologie
- Systématique/Phylogénie
29
Définition : ESPÈCE
=> groupe d’organismes vivants se ressemblant, capables de se reproduire entre eux, génétiquement isolés d’autres groupes similaires
30
Sur quoi repose le travail scientifique ?
Avec le 19ème siècle et les travaux de Claude Bernard (fondateur de la médecine expérimentale), la biologie devient interventionniste.
- L’exploration fonctionnelle conduit à l’expérimentation.
=> repose alors sur la proposition de modèles et sur leur vérification expérimentale.
31
Que deviennent alors les biologistes ?
Des expérimentateurs
32
Par quoi passe la compréhension des mécanismes complexes à propos du vivant ?
Par la décomposition en sous éléments de plus en plus petits jusqu’à la connaissance des niveaux moléculaires.
(Nouvelles disciplines : Biochimie + Biologie Moléculaire avec proposition de modèles et vérification par expérimentation, et mise au point de dispositifs expérimentaux)
33
Quel est l’élément commun à tous les organismes vivants ?
La Cellule
34
Quand a été identifiée la cellule ?
=> lorsque l’observation microscopique est devenue possible
35
Définition : Cellule, par Robert Hooke
(1665)
= petite pièce généralement rectangulaire où l’on vit isolé/local où l’on enferme un prisonnier/ local où se retire un moine
36
Qui ont identifiés la cellule comme l’unité universelle du vivant ?
=> XIX ème siècle, avec les travaux de :
- Bichat (1771-1802)
- Schleiden (1804-1882)
- Schwann (1810-1882)
- Dutrochet (1776-1847)
- Virchow (1821-1902)
37
La théorie Cellulaire :
- « les cellules sont les plus petites unités autonomes d’organisation du vivant »
- « toute cellule provient d’une cellule préexistante »
- « les maladies ont leur origine dans des altérations des cellules du corps » = théorie de la pathologie cellulaire
38
Que dit Rudolf Ludwig Karl Virchow, à propos de l’origine des cellules ?
« omnis cellula e cellula » : toute cellule est produite par une autre cellule
=> c’est dans la cellule qu’il faut chercher l’explication ultime des processus normaux aussi bien que des maladies
39
Quelles nouvelles disciplines de la Biologie apparaissent ensuite ?
L’Histologie et la Cytologie
40
Définition : CELLULES
=> Unités structurales et fonctionnelles de Vivant
- plus petit élément qui contient la vie.
- plus petite quantité de matière organique capable de se maintenir dans un milieu adéquat.
41
Que sont les cellules concernant la reproduction ?
=> Unités de Reproduction du Vivant
- toute cellule provient d’une cellule par division.
- les organismes vivants naissent de parents préexistants semblables à eux mêmes, même microscopique.
42
Quelle principe explique les cellules à l’origine ?
=> le principe de génération spontanée :
suggère que des êtres vivants peuvent se former et émerger spontanément à partir de matière organique en décomposition
43
Le principe de génération spontanée : par Aristote et Vigile
=> La vase décomposée : donne naissance aux anguilles
=> Les essaims d’abeilles : se forment dans les entrailles d’animaux morts
44
Le principe de génération spontanée : par Van Helmont
=> Les souris : naissent par transmutation d’un sac de blé si on prend soin de l’emballer pendant 21 jours dans une chemise sale
45
La fin de la Théorie de la Génération Spontanée : par Louis Pasteur
(1864)
- montre qu’il existe des êtres vivants à peine visibles au microscope, constitués de cellules individualisées : les MICROBES
46
Quelle nouvelle discipline de la Biologie Pasteur initie-t-il ?
La Microbiologie :
- comprend que les maladies se transmettent par ces microbes invisibles qu’on porte sur les mains ou sur ses vêtements.
47
Que propose alors Pasteur pour faire face aux Microbes et Maladies ?
=> les Premières mesures d’hygiénistes : lavage des mains par les soignants entre chaque manipulation de patients
° Concept de « Conditions Stériles »
48
Principe de l’expérience de Pasteur mettant fin à la théorie de la génération spontanée :
Pasteur prépare un ballon en verre rempli de jus de viande, qu’il fait bouillir longuement.
=> ce processus va supprimer tout organisme vivant présent qui ne peut pas survivre à 100°C = la température de l’ébullition.
=> il réalise la pasteurisation.
Il va également à flamber le col du ballon et lorsque le verre devient malléable, de l’étirer afin de le recourber pour réaliser un « col de cygne ».
Une fois recourbé, l’air peut circuler par l’orifice du col.
Dans ces conditions, Pasteur constate que le liquide va rester clair.
On en déduit que si on a stérilisé la matière organique, on a éliminé tout germe préexistant dans le liquide et si on empêche ceux ci de s’introduire dans le liquide, il ne pourra pas y avoir développement spontanée de la vie dans ce liquide.
49
Principe de l’expérience de Pasteur mettant fin à la théorie de la génération spontanée : dans le cas où l’on casse le col du ballon
On observe qu’un trouble va se former plus ou moins rapidement dans le liquide, avec éventuellement des filaments et de dépôts sur les parois.
=> des microorganismes vont coloniser le milieu nutritif pour le consommer.
= des bactéries, des spores de champignons, en suspension dans l’air qui nous entoure et qui vont tomber dans le flacon.
Une fois dans le bouillon, ces organismes vivants vont pouvoir consommer les sources nutritives et commencer à se multiplier.
50
Sous qu’elles condictions les premières cellules sont apparues ?
Conditions réunies pour permettre la formation des « briques » moléculaires du vivant : acides aminés, sucres, bases azotées : à partir d’eau, de mélanges gazeux composés de méthane, d’ammoniaque, d’hydrogène
=> pouvant se dissoudre dans l’eau, en plus d’être soumis à des radiations UV, à de l’activité électrique ou volcanique ou encore aux impacts d’astéroïdes.
51
Expérience de Miller : Approcher des conditions de formations de « briques moléculaires » de vivant dans ce qui serait la soupe primitive
Dans la soupe primitive prébiotique :
il y aurait assemblage et formation des premières macromolécules + polymères autocatalytiques : en mesure de diriger des réactions chimiques et à propriétés réplicatives : ARN
° La première étape = «pré- formation» du produit par appariement des réactifs à la matrice.
° La deuxième étape = liaison entre les deux réactifs.
° La troisième étape = largage du produit, qui peut servir de nouvelle matrice, etc...
52
Quelles sont les traces les plus anciennes de vie ?
- Microfossiles d’organismes unicellulaires, datant d’il y a 3 à 4 milliards d’années.
53
Défintion : Événement de Cellularisation
= délimitation d’un ensemble de molécules complexes par une membrane.
=> une structure membranaire obtenue à partir de lipides qui en milieu aqueux, s’auto-assemblent en bicouche relativement imperméable.
Une fois enfermés et protégés par une membrane : des
systèmes ayant des propriétés autocatalytiques et réplicatives ont du acquérir un avantage énorme sur les systèmes libres.
- développement des propriétés qui caractérisent le vivant.
54
Qu’est-ce qui entraine l’apparition de l’O2 sur Terre ?
Il y a 2,5 milliard d’années :
L’Autotrophie et les activités photosynthétiques.
55
Sur quoi repose la diversité du vivant ?
Sur une évolution dans le temps à l’échelle cellulaire :
des bactéries unicellulaires => aux eucaryotes unicellulaires => aux associations et colonies de cellules => avec l’apparition d’organismes pluricellulaires de plus en plus sophistiqués et complexes.
56
Quel est le dernier ancêtre commun ?
LUCA (Last Universal Common Ancestor)
57
Arbre Phylogénétique du vivant : 3 espèces
° Bactéries :
- espèces unicellulaires
- cellules ne possèdent pas de noyau
° Archées :
- espèces unicellulaires
- cellules ne possèdent pas de noyau
° Eucaryotes :
- espèces pluricellulaires
- cellules possèdent un noyau
58
Que faut-il considérer pour comprendre un organisme vivant ?
Il faut le considérer comme inscrit dans une hiérarchie d’organisation au sein de la biosphère :
son écosystème (avec les forces et interactions extérieures) + les interactions des individus au sein d’une population.
Il faut considérer le niveau de l’organisme lui-même = un « tout cohérent » = autonome avec des capacités d’adaptation au milieu et une dynamique interne de fonctionnement.
59
En quoi la Chimie et de la Biochimie sont importante pour la compréhension du Vivant ?
° Démarche naturaliste : compréhension du Vivant en allant du plus GRAND vers le plus PETIT
° Démarche de la chimie du XIXème : l’organisation des molécules + la composition chimique = permet d’expliquer le fonctionnement du « Vivant »
60
Que met en évidence Pasteur ?
Met en évidence l’existence de micro-organismes possédant la « force de vie » :
° les Levures = capables de réaliser les fermentations
61
De quoi sont capables les protéines ?
De faire les réactions chimiques complexes propres aux organismes vivants.
62
Définition : Enzymes
=> Molécules d’un organisme vivant pouvant mimer la « vie »
63
Définition : Biologie Moderne
=> une combinaison d’approches :
- approche descriptive des organismes vivants
- compréhension des mécanismes moléculaire propres à la vie
64
Afin d’étudier les maladies / pathologies / moyens d’y remédier, il faut rechercher la compréhension qu’on pourra avoir de chacun des niveaux :
ATOMES => MOLÉCULES => CELLULES => TISSUS => ORGANES => SYSTÈMES => ORGANISMES
65
Définition : Cellule
latin cellula : « cellule de moine ».
=> Unité biologique structurelle et fonctionnelle fondamentale de tous les êtres vivants connus.
- la plus petite unité vivante capable de se reproduire de façon autonome.
° La science qui étudie les cellules = biologie cellulaire.
66
Définition : Tissu
= un ensemble de cellules semblables et de même origine, regroupées en amas, réseau ou faisceau (fibre).
=> forme un ensemble fonctionnel : ses cellules concourent à une même fonction.
- Les tissus biologiques se régénèrent régulièrement et sont assemblés entre eux pour former des organes.
° La science qui étudie les tissus = l'histologie.
67
Définition : Organe
= un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction physiologique.
=> assure simultanément plusieurs fonctions, mais dans ce cas, une fonction est généralement associée à un sous-ensemble de cellules.
° La science qui étudie les organes = Anatomie
68
Définition : Systèmes
= remplit un ensemble de fonctions complémentaires.
=> Les organes peuvent être décrits par des planches anatomiques, des préparations anatomiques, des représentations en cire ou des modèles informatiques.
69
Définition : organisme vivant
=> en biologie et en écologie = un système
vivant complexe et organisé.
=> constitué d'une ou plusieurs cellules vivantes (organisme unicellulaire ou multi/pluricellulaire).
Les organismes vivants sont classifiés en espèces partageant des caractéristiques génétiques, biologiques et morphologiques communes.
70
À quoi s’intéresse la Physiologie ?
s'intéresse aux processus fonctionnels, physiques et chimiques à l'œuvre dans les cellules, les tissus, les organes et les systèmes d'êtres vivants sains.
71
Qu’étudie la physiologie ?
=> le rôle + le fonctionnement + l'organisation mécanique, physique et biochimique des organismes vivants aux niveaux de leurs organes, tissus, cellules et organites cellulaires.
=> les interactions entre un organisme vivant et son environnement .
72
En quelles grandes fonctions la physiologie regroupe-t-elle les processus ?
- nutrition
- reproduction
- relation (locomotion et fonctions sensorielles)
73
Quelle est la plus petite partie d’un corps simple ?
L’Atome
= constituants élémentaires de toutes les substances solides, liquides ou gazeuses.
74
Quelles est la structure de base de la matière ?
La Molécule
= une entité électriquement neutre comprenant plus d’un atome
75
Définition : Macromolécule
= Très grande molécule, possédant une masse moléculaire relativement élevée
=> peuvent résulter de processus biologiques ou bien être préparées à l’aide de réactions chimiques.
76
Définition : Biochimie
= l'étude des réactions chimiques qui se déroulent au sein des êtres vivants : notamment dans les cellules.
° Objectif principal = comprendre, en intégrant les données obtenues au niveau moléculaire, comment les biomolécules et leurs interactions génèrent les structures et les processus biologiques observés dans les cellules, ouvrant la voie à =
la compréhension des organismes dans leur ensemble.
77
Combien d’espèces existent sur Terre à peu près ?
=> 3 à 100 millions (bactéries inclues)
Mais seulement à peu près 2 millions sont répertoriées à ce jour.
78
Qu’indique l’arbre phylogénétique du vivant ?
=> indique les relations évolutives qui existent entre organismes vivants
79
Quelles sont les 2 types d’organismes vivant que l’on distingue en fonction de leur construction cellulaire ?
Eucaryotes + Procaryotes
80
Définition : Eucaryotes
- Uni- ou Pluricellulaire
- Champignons/ Animaux/ Plantes
81
Définition : Procaryotes
- Unicellulaire
- Bactéries
82
À quelles familles phylogénétiques appartiennent les organismes Procaryotes ?
=> les Eubactéries et les Archae
83
Les Eucaryotes peuvent être : Unicellulaires
=> constitué d’une unique cellule
84
Les Eucaryotes peuvent être : Pluricellulaires
=> constitués de multiples cellules structurellement et fonctionnellement associées.
85
Quel est le vertébré supérieur le plus sophistiqué ?
=> l’Homme (pluricellulaire)
- constitué de plusieurs centaines de types cellulaires, comprenant parfois plusieurs milliards d’exemplaires chacun.
Ces cellules auront des formes et fonctions très différentes : musculaires, sanguines, nerveuses, etc...
° Les cellules d’un type donné seront regroupées en organe ou en système pour accomplir des fonctions spécifiques.
86
Chez les végétaux combien retrouve-t-on d’espèces ?
Environ 400 000 espèces de complexité varié :
- depuis les algues les plus simples (uni- ou pluricellulaire).
- aux plantes à fleurs d’organisation complexe.
87
Combien y’aurait-il de sortes de champignons ?
=> 1 à 10 millions
88
Combines d’espèces retrouve-t-on chez les vertébrés ?
- 400 000 invertébrés
- 60 000 vertébrés
89
Chez quels espèces retrouve-t-on les cellules nerveuses et musculaires ?
=> chez les poissons, les reptiles, les oiseaux, les insectes, les mollusques, les nématodes…
90
Quels espèces ont une organisation cellulaire relativement simple ?
=> les Éponges et les Méduses
91
De quoi sont également capables les organismes ayant 1 seule cellule ?
=> possèdent une organisation plus simple, étant capables de fonctions complexes :
- nutrition
- locomotion
- orientation
- reproduction sexuée
- reproduction assexuée complexe
92
Définition : NOYAU
Gros compartiment central que les unités possédent à l’échelle microscopique.
=> compartiment de stockage et de maintenance du matériel génétique.
93
Combien d’espèces de Procaryotes a-t-on ?
=> 10 millions d’espèces décrites sur 100 milliards estimées
- plus petites que les Eucaryotes
- fonctionnent comme des individus isolés ou en colonies primitives et en biofilms
- organisation interne rudimentaires
94
Que sont les Procaryotes ?
=> des BACTÉRIES
- pas de NOYAU
- ADN baigne directement dans le cytoplasme
- Bactéries sont partout : colonisant les milieux les plus divers
95
Combien de bactéries hébergeons nous dans notre corps ?
=> à peu près autant de bactéries que nous avons de cellules.
- au niveau de notre peau, de nos muqueuses, de nos intestins.
Tout un peuple microscopique constitué de bactéries, champignons, virus dans notre corps.
96
Combien de bactéries constituent le Microbiote Humain ?
=> au moins 10^14 bactéries
97
Définition : Flore intestinale
= plusieurs centaines d’espèces différentes que l’on a dans nos intestins pour un poids de 2kg.
98
Définition : Microbiote
= l’ensemble des microorganismes que nous hébergeons et avec lesquels nous entretenons de nombreuses relations bénéfiques.
=> nous protège des infections : en compétition avec les microorganismes pathogènes.
=> nous aide à l’occasion de plusieurs processus physiologiques dont la digestion.
Exemple :
Les bactéries dans notre intestin assurent la fermentation des résidus non digestes et produisent pour nous des métabolites et des vitamines que nous ne savons pas synthétiser.
99
Quelle est la taille moyenne des bactéries ?
De l’ordre du um (micromètre)
100
Quel est la taille des virus ?
Font partis du monde infiniment petit : < 100 nm
101
Définition : Virus
= parasites obligatoires, ne pouvant se multiplier qu’après un processus d’infection de cellule (eucaryote ou procaryote) dont ils détournent les machineries de synthèse.
102
Quel taille notre œil peut-il distinguer ?
=> des objets d’environ 0,5 millimètre
Pour le reste : nécessité des outils grossissants pour observer et étudier les micro-organismes et les cellules : taille comprise entre 1 et 100 um.
103
La Microscopie Optique/Photonique
- équipé d’oculaires et d’objectifs grossissants
=> permettent d’obtenir des images d’objets aggrandis (max 100x)
Pour observations directes des cellules vivantes.
104
Quelle est la taille minimum observable au microscope optique/photonique ?
Environ 0,5 um
105
Que peut-on utiliser comme les objets biologiques sot souvent translucides ?
- Augmenter les contrastes par des colorations ou l’usage de fluorochromes.
106
Qu’est-il nécessaire de faire également afin rendre observables les objets sous le faisceau de lumière blanche ?
Il faudra réaliser des coupes des objets pour en réduire l’épaisseur => observables à la lumière blanche.
107
Observation d’organismes unicellulaires vivants en microscopie optique :
Un organisme = une cellule
- estimation de : leur taille + leur organisation interne
- étude de comportement + déplacement + modes alimentaires + reproduction
108
Que nous montre l’observation au microscope des paramécies ?
=> microorganismes eucaryotes : compartimentés
- taille = environ 0,5 mm soit 500 um
109
Comment appelle-t-on l’étude des différents mécanismes des bactéries ?
=> Physiologie cellulaire
110
Qu’est-ce qui rend la description des bactéries difficile ?
Leur taille très petite
111
Concernant les formes des bactéries…
- en bâtonnet = BASCILLES
- ronde = COQUE
- spirale = SPIRES
112
Qu’est-ce qui permet la mobilité des bactéries ?
La présence de flagelles
(Qu’on ne voit pas en MO)
113
Définition : Chimiotactisme
= la capacité de certaines bactéries à orienter leur nage pour s’approcher de sources nutritives attractives ou de s’éloigner de substances toxiques répulsives.
=> capables d’une perception de leur environnement et d’une adaptation comportementale à cette perception.
114
Observation microscopique du monde végétale vivant uni- ou pluricellulaire : Élodée
= Plante Pluricellulaire, dont 1 feuille peut être directement mise sous le microscope entre lame et lamelle.
115
Qu’est-ce qui permet la coloration verte des feuilles ?
La chlorophylle que l’on retrouve dans les chloroplastes.
116
Observation de cellules au sein d’un organisme pluricellulaire animal, étude morphologique, organisation des tissus et histologie diagnostique :
=> se fait sur des coupes de tissus.
- tissus = constitués de millions de cellules
117
Définition : Histologie
=> permet la description des tissus.
L’observation en microscopie de coupes histologiques permet de détailler l’organisation et les caractéristiques in situ de cellules spécialisées, mais aussi de repérer rapidement des anomalies (tumeur).
118
Que peut-on faire concernant les noyaux translucides et assez difficiles à repérer dans l’observation de nos tissus ?
=> préparation préalable du matériel biologique associée à une coloration.
119
Concernant la préparation de l’échantillon biologique pour pouvoir l’observer au MO : 3 problèmes doivent être réglés
1) Conservation de l’échantillon
2) Épaisseur pour que la lumière traverse
3) Absence de contrastes et de couleurs car les cellules sont la plupart du temps transparentes
120
Quand se fera l’observation au microscope de tissu et cellules hépatiques ?
Après fixation du morceau de foie, suivi d’un durcissement de l’échantillon fixé par une inclusion dans de la paraffine, l’obtention de coupes de faibles épaisseur (=1 à 10mm) à l’aide d’un michrotome, l’élimination de la paraffine pour permettre la coloration de la coupe et enfin le montage de celle-ci entre lame et lamelle.
121
La préparation du matériel biologique : FIXATION
- bains d’alcool, formol, etc…
122
La préparation du matériel biologique : INCLUSION
- paraffine
123
La préparation du matériel biologique : COUPES
- microtome, Ruban de coupes, Collage sur lame de verre
124
La préparation du matériel biologique : COLORATIONS
- Hématoxyline, Éosine, Violet de Gentiane, Bleu de Méthylène, Safran, etc…
125
La préparation du matériel biologique : MONTAGE
- entre Lame et Lamelle
126
Concernant des cellules cultivées in vitro…
= cellules provenant de nos différents organes et tissus
- On peut prélever à partir d’une biopsie ou d’un explant post opératoire
+ les cultiver dans des boites de pétri en plastique.
127
Que faut-il faire pour cultiver des cellules in vitro ?
=> Il faut leur fournir un milieu nutritif et les mettre dans de bonnes conditions de température.
=> proliférer hors de l’organisme (= in vitro), ce qui permettra leur observation et l’étude de leurs fonctions et processus vitaux.
128
Que se passe-t-il pour les cellules cultivées in vitro ?
Les cellules adhèrent sur le fond de la boite et s’y divisent = former un tapis de cellules confluentes.
- Elles pourront faire l’objet de différentes expérimentations pour étudier leur physiologie, leurs interactions avec des pathogènes,...
129
Définition : la vidéomicroscopie
Les cellules humaines cultivées in vitro pourront être observées vivantes
=> permet de suivre la croissance d’une culture de cellules in vitro.
130
Qu’observe-t-on avec les différentes méthodes de préparation des échantillons biologiques ?
Exemple : Élodée
On peut regarder à l’échelle microscopique :
un fragment de plante : Élodée, naturellement verte (sans faire de coloration on visualise les chloroplastes)
- la forme géométrique des cellules : associées comme les briques d’un mur.
° Leur pourtour réfringent = épais → parois pecto-cellulosiques juxtaposées.
131
Qu’observe-t-on avec les différentes méthodes de préparation des échantillons biologiques ?
Exemple : Pulpe de Tomate
=> naturellement colorée
- cellules hexagonales avec des points rouge orangé
° Le pigment qui donne sa couleur au fruit = le carotène.
(les éléments rouges au microscope = chromoplastes.)
132
Après préparation du matériel biologique , coupe et coloration on peut également accéder à des parties qui ne sont pas naturellement colorées…
Les canaux qui transportent la sève => possèdent des parties ligneuses.
133
Après préparation du matériel biologique , coupe et coloration on peut également accéder à des parties qui ne sont pas naturellement colorées…
Ou bien l’ADN = donc révéler les noyaux des cellules, lorsque la cellule est en cours de division =
chromosomes compacts, dont la localisation permet de caractériser les différentes phases de la mitose.
134
Que permet le frottis ?
=> d’identifier les différents leucocytes et éléments du sang et de les compter par unité de volume.
135
Concernant le comptage des cellules sanguines ?
Il se fait extrêmement rapidement : grâce à un cytomètre qui identifie chaque sorte de cellule qui passe dans l’appareil.
On regarde les anomalies par rapport aux valeurs standard ce qui permet d’orienter un diagnostic sur une pathologie inflammatoire, une infection bactérienne, parasitaire, ou évidemment une anémie.
136
Combien de Globules Blancs par millimètre cube dans le sang ?
=> 4 000 à 10 000 : 100%
137
Combien de Lymphocutes par millimètre cube dans le sang ?
=> 1 500 à 4 000 : 20 à 40%
138
Combien de Polynucléaires neutrophiles par millimètre cube dans le sang ?
=> 1 800 à 7 000 : 45 à 70%
139
Combien de Polynucléaires éosinophiles par millimètre cube dans le sang ?
=> 50 à 300 : 1 à 3%
140
Combien de Polynucléaires basophiles par millimètre cube dans le sang ?
=> 10 à 500 : >1%
141
Combien de Monocytes par millimètre cube dans le sang ?
=> 100 à 700 : 3 à 7%
142
Que permet la technique d’observation d’un frottis sanguin ?
=> elle est facile, rapide et permet de remarquer tout de suite une anomalie.
143
De quoi s’accompagne la technique de frottis s’appliquant aux bactéries ?
- s’accompagne d’une coloration
Le leur taille : de l’ordre du micromètre = unicellulaires : on pourra donner uniquement des indications sur leur morphologie.
Exemple :
- coques lorsque les bactéries sont rondes
- bacilles si elles ressemblent à des bâtonnets
144
Et si on réalise une coloration de Gram…
On pourra classer les bactéries en Gram + et Gram -, si elles sont violettes ou roses.
=> Aide à l’identification des familles bactériennes
145
L’Observation en Microscopie à Fluorescence :
=> rendre fluorescents certains éléments des cellules.
Le microscope est alors adapté pour pouvoir observer de la fluorescence.
On éclaire l’échantillon avec une lumière de forte puissance et on sélectionne la lumière réémise à l’aide de filtres qui permettent de voir successivement plusieurs éléments pouvant fluorescer dans le vert, le rouge le bleu.
146
Qu’est-ce qui permet de superposer les 3 fluorescentes et donc d’avoir l’image présentée ?
= c’est le traitement des images ensuite avec un ordinateur.
Exemple : on peut y voir les différentes étapes de la mitose par la mise en fluorescence : des chromosomes, des microtubules, des kinétochores, …
147
Comment rendre fluorescents des éléments de nos cellules ?
Une des techniques les plus courante : IMMUNODÉTECTION
=> détecter des éléments de la cellule sur la base de leurs propriétés immunologiques.
- Pour révéler la présence des éléments cellulaires, on va utiliser le mécanisme de reconnaissance spécifique des anticorps et si on couple un fluorochrome à l’anticorps, il va signaler par sa fluorescence l’endroit où il s’est fixé.
148
Comment l’organisme se défend-t-il contre ce qui lui est étranger ?
- Grâce à son système immunitaire, il produira des Anticorps/Immunoglobulines, qui en se fixant sur les cibles qui ont été identifiées comme anormales, étrangères et dangereuses vont les recouvrir, les neutraliser et favoriser leur élimination.
149
Définition : Immunodétection indirecte
On peut décider d’amplifier le signal produit par la fixation de l’anticorps sur l’antigène en réalisant plusieurs couches :
Une première couche grâce à des anticorps primaire, ensuite révélée par une deuxième couche grâce à des anticorps secondaires => couplés à un fluorochrome : vont reconnaître les anticorps primaires.
° Le nombre de fluorochromes au niveau de l’antigène se retrouve amplifié.
- La combinaison anticorps primaires puis secondaires permet d’augmenter la fluorescence qui provient du site de fixation.
150
Que permet la technique d’immunofluorescence ?
=> permet la visualisation de nombreux éléments cellulaires invisibles autrement.
Exemple : le Kératine, la membrane plasmique, …
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Révélation, dans les cellules, de la Kréatine :
- Filaments qui indiquent la présence dans les cellules d’un squelette = cytosquelette.
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Révélation, dans les cellules, de la Membrane Plasmique :
Révélée grâce à la fixation nombreux anticorps fluorescents qui amplifient le signal de détection.
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À quoi servent les Microtubules ?
=> organisent un fuseau et servent à séparer les chromosomes au moment de la mitose.
154
Quelle est la taille minimum observable au Microscope électronique ?
De l’orde du nm (nanomètre)
155
Que permet la microscopie électronique ?
- Détailler des objets plus petits que 1 um
=> grâce à un faisceau d’électrons fourni par un générateur et avec des lentilles électromagnétiques.
- on obtient l’image : en noir et blanc sur un écran.
- on gagne un facteur 1000 en terme de grossissement : on peut observer des objets de quelques nanomètres.
- peut détailler l’organisation des levures, d’une bactérie et de virus.
156
Que permet la microscopie optique ?
- on peut observer des cellules + une partie de leur contenu, mais on a des limites liées à la taille infiniment petite des ultrastructures celllulaires.
- facteur grossissant de 1000 + pouvoir séparateur imposé par le jeu des optiques et de la lumières utilisée par le microscope : accéder à des objets d’une taille d’environ 1 um.
=> voit formes arrondies ou en bâtonnets : coques ou bacilles
157
Comment sont obtenus les contrastes en microscopie électronique ?
Grâce à l’utilisation de métaux lourds : les seuls substances capables d’interférer avec les électrons.
158
Les étapes de la Préparation du matériel pour la Microscopie Électrnonique à Transmission ?
Il doit être préparé en prévision de son observation en microscopie électronique à transmission puis : Fixation, Inclusion, Coupes, Coloration/Contraste.
159
Processus de Microscopie Électronique à Transmission :
Apres fixation dans des dérivés du formol : support d’inclusion = une résine.
La résine une fois solide : bien plus dure que la paraffine = permettra de faire des coupes extrêmement fines.
- l’épaisseur ne dépasse pas 50 nm : pour que les coupes soient traversées par le faisceau d’électrons.
Le bloc d’inclusion dans lequel est l’échantillon : retaillé sous une loupe binoculaire puis placé sur un ultra-microtome.
=> les coupes sont sont récupérées à la surface d’un réservoir rempli d’eau à l’aide de minuscules grilles de cuivre.
En faisant « flotter » les grilles et les coupes sur des solutions de sels de métaux (= argent, or, osmium, uranium, plomb, platine), les structures s’imprègnent et des dépôts métalliques se forment.
On insère ensuite la grille dans le microscope et on les soumets au faisceau d’électrons : permet l’obtention d’images en 2D.
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Définition : Microscopie Électronique à Balayage
= permet principalement d’observer les reliefs et les volumes d’objets biologiques : 3D
On va donc juste recouvrir l’échantillon qu’on souhaite observer d’une fine couche métallique et le balayer avec le faisceau d’électrons de faible voltage et récupérer les électrons diffusés.
161
Procaryotes observés en optique : très pathogènes pour l’Homme = Bacillus Anthracis
=> agent responsable de l’anthrax/maladie du charbon = donne des abcès cutanés d’aspect noirâtre et des œdèmes.
La MET indique une paroi épaisse et la possibilité qu’à cette bactérie de produire des cloisons et des spores.
162
Procaryotes observés en optique : très pathogènes pour l’Homme = Staphylococcus Aureus
=> apparait comme des grappes de raisin.
- Un pathogène opportuniste qui peut être impliqué dans des infections urinaires, respiratoires, cutanées, des otites et dans la production de grandes quantités de pus des ulcérations cutanées.
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Procaryotes observés en optique : très pathogènes pour l’Homme = Leptospira
=> agent de la Leptospirose
- Une bactérie très allongée en forme de spire.
Libérée dans l’environnement à partir de l’urine de rats contaminés : peut infecter l’homme et provoquer des états pathologiques plus ou moins graves nécessitant parfois une prise en charge en réanimation, avec défaillances de plusieurs organes pouvant conduire au décès.
(On a régulièrement des cas de leptospirose à La Réunion pendant la saison des pluies.)
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Quelles bactéries colonisent nos intestins ?
=> Entérobactérie / Escherichia Coli : fine et située entre 2 membranes.
- pourvues de Flagelles qui leur permettent de nager : observable en MEB.
=> font partie de la « flore intestinale »
165
Comment les bactéries d’un Microbiote sain contribuent-elles au métabolisme ?
=> en fermentant des résidus non digestes, en produisant des acides gras à chaînes courtes, essentiels à l’homéostasie intestinale, certaines vitamines importantes pour divers processus : coagulation, métabolisme ossification (biotine, folates, vitamine K).
Elles interviendraient dans le contrôle de la prolifération et de la différenciation de l’epithelium intestinal, auraient des effets positifs sur le système immunitaire.
- elles exerceraient un rôle protecteur par effet barrière vis-à-vis de l’installation de pathogènes.
166
Que nous indique la Microscopie électronique ?
= que les bactéries peuvent posséder plusieurs flagelles, être bordées par des sortes de franges de nature protéique : les fimbriae ou encore posséder des pilis.
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Que permettent les Flagelles ?
=> permettent aux cellules de se déplacer et d’orienter leur nage.
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Concernant les Pili…
=> ils sont constitués par la polymérisation d'une même sous-unité polypeptidique : la piline, associée à une protéine : l'adhésine.
- peuvent interagir avec les glycolipides ou glycoprotéines présentes à la surface de cellules eucaryotes.
169
Dans quoi peuvent être impliqués des pilis plus longs ?
Dans un mécanisme de conjugaison au cours duquel du matériel génétique sera échangé entre bactéries.
170
Quels sont ces petites molécules d’ADN circulaires qui coexistent dans le cytoplasme ?
= PLASMIDES
- portent aussi quelques informations génétiques « facultatives » : des gènes vont diriger la résistance à un antibiotique.
171
La transmission de Plasmide par conjugaison…
Les bactéries avec plasmide peuvent, lorsqu’elles rencontrent des bactéries sans plasmide, le leur transmettre par CONJUGAISON.
=> Le plasmide passe de l’une à l’autre grâce au pili dit « sexuel ».
° C’est ainsi que se propage la résistance aux antibiotiques dans les populations de bactéries.
172
Bilan structural de la Cellule Procaryote
Les bactéries sont « microscopiques » => taille de l’ordre de 1 micromètre en moyenne.
- entourées par une membrane : recouverte d’une paroi plus ou moins épaisse.
- Les bactéries peuvent d’ailleurs évoluer dans leur milieu s’il est liquide en nageant grâce à un ou plusieurs flagelles.
Leur cytoplasme est très simple et ne présente pas de compartiments ou organites.
On y trouve une substance aqueuse dans laquelle sont dissous des sels, et dans lequel on trouvera des protéines, des enzymes, des glucides, des lipides, des ARNs et des métabolites divers.
On peut observer en MET des petits « grains » = ribosomes.
On trouve un chromosome unique qui baigne directement dans le cytoplasme.
Le patrimoine génétique de la bactérie n’a donc aucune protection particulière. Il n’y a pas de noyau.
La molécule d’ADN de ce chromosome porte le génome de la bactérie = entièrement codant de sorte qu’un maximum d’informations sont portées par un nombre restreint de séquences d’ADN.
- On y trouve parfois des plasmides.
173
Bilan structural de la Cellule Eucaryote
Il y a 3 grandes familles : les végétaux, les champignons et les plantes.
- La cellule végétale est plutôt carrée, de 20 μm de coté environ.
La cellule est délimitée par une membrane qui apparaît comme un trait noir très fin.
La membrane est recouverte sur sa face externe
par une paroi qui apparaît comme un trait blanc plus épais = constituée de cellulose : assez rigide et contraint la cellule à rester enfermée dans son cube.
Dans le cytoplasme on retrouve de nombreux organites = des sous compartiments séparés du cytoplasme par une membrane.
=> un très gros compartiment central : le noyau, avec une région ronde et sombre, granulaire dans sa périphérie = le nucléole.
=> Des espaces blancs plus ou moins larges qui contenaient de l’eau = des vacuoles.
Présence de vésicules de tailles variées, de portions de membranes empilées qui constituent un réseau réticulé : le RE.
Il y a aussi des chloroplastes et des mitochondries.
La cellule est sphérique et non pas cubique.
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Bilan Structural de la Cellule Animale
Son organisation intracellulaire = celle d’un Eucaryote :
- un gros noyau pour lequel on voit une enveloppe qui se prolonge dans un réseau tubulaire et réticulé avec des membranes qui rayonnent depuis le noyau vers la périphérie = le Réticulum Endoplasmique : Lisse (REL) ou couvert des points sombres qui sont des ribosomes : Rugeux (REG)
- un organite qui ressemble à un empilement de sacs aplatis ou à des croissants = l’appareil de Golgi.
=> compartiments délimités par 2 membranes dont l’interne forme de nombreux replis : les mitochondries.
Le noyau présente des régions plus ou moins densément contrastées avec un nucléole au centre.
