Histologie generale

ue des cellules cancéreuses par exemple. D'autre part, ces progrès permettent aussi d'améliorer nos outils de diagnostic, de reconnaître et cibler la régulation de gènes normaux, déficients ou endommagés. Par conséquent, pour que les chercheurs et les thérapeutes puissent se tenir à

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jour vis-à-vis des progrès nombreux et rapides qui affectent les traitements cliniques au 21ème siècle, la connaissance de la biologie cellulaire est de plus en plus indispensable. Et bien sûr, cette affirmation est aussi valable en médecine vétérinaire qu’en médecine humaine. Dans le cadre de ce cours d’introduction à la biologie cellulaire qui a pour but principal de donner aux étudiants tous les outils nécessaires pour comprendre à l’échelle de la cellule les caractéristiques qui expliqueront l’histologie générale, nous aborderons l'étude morpho-physiologique de la cellule animale, ce qui signifie que nous décrirons avec certains détails les principales structures cellulaires avant d'expliquer pour chacune d'elles, plus brièvement toutefois, leur fonctionnement. Nous essaierons aussi de comprendre la dynamique qui les anime et qui anime leurs composants. Pour atteindre ces buts, la relation intime qui lie chaque structure cellulaire à sa fonction sera privilégiée, sans oublier les interactions possibles de ces structures avec leur environnement immédiat. Toutefois, si à l'issue de ce cours les principales structures cellulaires auront été mises en place, ce ne sera vraisemblablement qu'à la fin des années conduisant au titre de bachelier que l'étudiant aura acquis la majorité des notions nécessaires pour maîtriser la biologie cellulaire sous ses aspects les plus divers.

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INTRODUCTION A LA STRUCTURE CELLULAIRE

La cellule est l'unité fonctionnelle vivante, isolée de son environnement

par une membrane plasmique. Cette notion dérive de la théorie cellulaire émise pour la première fois par Schleiden et Schwann en 1833. La théorie cellulaire se base sur plusieurs observations :  D'une part, les tissus corporels sont composés de cellules et de substances extracellulaires élaborées par les cellules.  D'autre part, chaque cellule est capable de mener une existence indépendante, alors qu'aucun de ses composants ne le peut. La cellule est la plus petite unité du vivant.  Enfin, la vie ne se transmet que par division cellulaire, sousentendant ainsi une continuité parfaite depuis que la vie existe sur terre. Le milieu nécessaire à la vie est obligatoirement aqueux. Une cellule est une structure dont le composant principal est l’eau, mais elle est aussi constituée de molécules organiques (protéines, hydrates de carbone (sucres), lipides (graisses), et acides nucléiques) et de substances inorganiques (le calcium, par exemple, sous forme d’ions ou de sels). - Les protéines sont les éléments structurels fondamentaux des cellules et de la matrice extracellulaire. On trouve les protéines seules ou associées à des graisses (lipoprotéines) ou à des hydrates de carbone (glycoprotéines, protéoglycanes). Les protéines constituent aussi les enzymes (les catalyseurs des réactions chimiques du métabolisme) ainsi que des produits de sécrétion particuliers comme des hormones. - Les glucides ou hydrates de carbone (sucres) et les lipides (graisses) comprennent des molécules qui représentent respectivement les sources ou les formes de stockage de l'énergie nécessaire aux cellules animales. Certains glucides et certains lipides interviennent de plus dans la composition de structures cellulaires et extracellulaires. Les phospholipides notamment sont à la base de la structure des membranes biologiques et

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vont, par conséquent, influencer l'orientation et la mobilité des protéines insérées dans ces membranes. - Les acides nucléiques sont le support de l'information génétique. L'acide désoxyribonucléique (ou ADN) représente la molécule capable de préserver cette information essentielle à chaque cellule, avant de la transmettre, via l'acide ribonucléique (ou ARN), pour être traduite en protéines qui sont les acteurs majeurs des cellules. - Des substances inorganiques (le calcium par exemple) se retrouvent dans les cellules, associées éventuellement à des enzymes. Ces substances peuvent influencer l'adhésion cellulaire, ainsi que bien d'autres propriétés des cellules ou de la matrice extracellulaire. C'est ainsi que le calcium par exemple participe sous forme de sel phosphate à la rigidité des os, sous forme d’ion à la capacité des cellules épithéliales de s'ancrer les unes aux autres, à l'activation d'enzymes, ou participe encore au déclenchement de la contraction musculaire dans les cellules adéquates.

On distingue deux catégories de cellules : les procaryotes et les eucaryotes. Cette terminologie signifie que les cellules de la première catégorie, les procaryotes, ne possèdent pas de noyau, alors qu'un noyau entouré d'une enveloppe formée de membranes est la caractéristique propre des eucaryotes. - Les cellules procaryotes (bactéries, algues bleues) sont de petite taille (le plus souvent environ 2 µm de diamètre) et montrent une structure interne plutôt simple. Leur membrane plasmique, habituellement emballée par une paroi cellulaire protectrice, contient un compartiment cytoplasmique unique où l'on trouve de l'ADN, de l'ARN, des protéines, ainsi que d'autres petites molécules. - Les cellules eucaryotes (environ 20 µm de diamètre pour beaucoup d’entre elles) sont représentées par les protistes (organismes eucaryotes unicellulaires) et les cellules des champignons, des plantes, et des animaux. Ce sont les cellules animales qui font l'objet de ce cours. Vue grâce à la lumière visible sous un microscope optique, la structure d'une cellule eucaryote animale révèle principalement une membrane

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plasmique qui délimite l'extérieur de cette cellule et qui entoure son contenu encore appelé protoplasme. Le protoplasme comprend le noyau, où se trouve l'ADN cellulaire emballé à l'écart, et le cytoplasme c'est-à-dire le reste de la cellule. Les plus petits objets discernables grâce à un microscope optique ont une dimension d'environ 0,2 µm de large (voir le pouvoir de résolution du microscope optique). Si on utilise un microscope électronique et donc un faisceau d’électrons accélérés pour observer le contenu cellulaire, on découvre alors nettement toute une série d'autres organites. Le microscope électronique à transmission permet en effet d'observer des structures aux dimensions aussi petites que 0,2 nm. Disposés autour ou à côté du noyau et limités par la membrane plasmique, les organites des cellules eucaryotes animales occupent approximativement la moitié du volume cytoplasmique et comprennent principalement : le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, les lysosomes, les vésicules de sécrétion et d’endocytose, les mitochondries, les peroxysomes, et le cytosquelette. Le réticulum endoplasmique (RE) est formé de structures membranaires aplaties ou tubuleuses formant, comme son nom l'indique, un réseau parcourant le cytoplasme. Lorsqu'il est rugueux, le RE est surtout impliqué dans une partie des synthèses cellulaires des protéines. Lorsqu'il est lisse, le RE participe au métabolisme des lipides, particulièrement à la synthèse des lipides membranaires. L'appareil de Golgi est constitué d'empilements de citernes aplaties par lesquelles transiteront les molécules élaborées au niveau du RE pour y être modifiées, glycosylées notamment. Limités par une membrane et de forme sphérique, les lysosomes hébergent des enzymes spécialisées dans la digestion intracellulaire. Les vésicules de sécrétion emmènent depuis l’appareil de Golgi les sécrétions qui doivent être déversées au niveau de la membrane plasmique, alors que les vésicules d’endocytose (ou endosomes) véhiculent des substances capturées au niveau de la membrane plasmique pour les emmener en direction des lysosomes.

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Les peroxysomes métabolisent des acides gras notamment et produisent et éliminent le peroxyde d'hydrogène. Les mitochondries possèdent leur propre ADN, fabriquent des protéines et se reproduisent par division en deux mitochondries comme les bactéries auxquelles elles ressemblent également par la taille et la forme. Les mitochondries sont entourées d'une double membrane dont la plus interne est hérissée de nombreux replis, appelés crêtes mitochondriales, qui hébergent les éléments responsables de la respiration cellulaire. Enfin, pour maintenir leur forme et se mouvoir, mais aussi pour déplacer les organites et autres vésicules d'un bout à l'autre du cytoplasme, les cellules eucaryotes ont développé un cytosquelette très élaboré. Il s'agit d'un système triple de filaments (les microfilaments d’actine, les filaments intermédiaires et les microtubules) associés également à un cytosquelette sous-membranaire.

Voici,