La cellule et les tissus - IFSIifsi.upmc.fr/wp-content/.../09/...Cellule-et-tissus_cellule-tissus.pdf · les tissus conjonctifs: le derme et l’hypoderme de la peau le tissu nerveux

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

• 1.1. la cellule est le composant de base des organismes vivants

1. INTRODUCTION

• 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)

• Bactérie ( procaryote) 1µm

• cellule épithéliale (eucaryote) 20 à 30 µm

• 1µm= 1/1000 de mm

bactéries

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

noyau cytoplasme

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

Taille relative des cellules et de leurs composants

Eu: propre

karyon, noyau

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

intérieur

Membrane

plasmique

• 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

surface de la cellule

pour les molécules de

signalisation

transduction

intracellulaire

récepteurs à la surface

de la cellule pour les

molécules de signalisation

• 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

noyau cytoplasme

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

citernes

ribosomes

RE

granuleux

RE lisse

Pores

nucléaires

Enveloppe

nucléaire

• 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

• Les chromosomes sont constitués d’ADN ( acide

désoxyribonucleique) et de protéines ( histones)

X

Y

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

Duplication des chromosomes

Cellule ayant dupliqué ses chromosomes

Séparation chromosomique

Mitose

"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

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

apoptose

phagocytose

Corps apoptotiques

macrophage

nécrose

désintégration

Relargage du

contenu

intracellulaire

inflammation

• 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)

Biopsie sous endoscopie Trachée Bronches Poumon Tube digestif Vessie

Biopsie à l ’aiguille Cerveau Œil Thyroïde Ganglions Seins Poumon, plèvre Foie Rein Os, moelle Testicule

Biopsie excision Peau Bouche Col utérin Endomètre (curetage) Muscle, nerf

Pièce opératoire Autopsie

• 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

trichrome de Masson

Éosine cytoplasme

MEC

Hématéine

noyau

HE

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

élastine

• élasticité

• Les grandes familles de tissus

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

1

Les tissus conjonctifs et squelettiques

2

Tissu conjonctifs Tissus adipeux

Cartilage Os

Tissus musculaires = contraction

3

Muscles squelettiques Myocarde Muscles lisses des viscères

Tissu nerveux Système nerveux central

Système nerveux périphérique

4

populations cellulaires libres défenses liquides tissus

Aux 4 familles de tissus se surajoutent

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

cellules lignées germinales reproduction

gonades

Aux 4 familles de tissus se surajoutent

• 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

Aisselles et périnée sébum

•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

Vue au

microscope

500µm soit 1/2mm

derme

Épiderme

Couche cornée

• 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)

cellules

basales

Couche cornée

25 à 50 jours

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

Source: Nicole Grondin enseignante soins esthétiques Marie-Rivier

e

fibroblaste

•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