Biologie Cellulaire 1 CM1

Biologie Cellulaire 1 - L1S1

Responsables et Équipe Pédagogique

• Responsables : Laetitia BRICHESE et Laetitia ARNAUNÉ

• Équipe pédagogique : Laetitia ARNAUNÉ, Stéphanie ARNOULD, Laurent BARICAULT, Laetitia BRICHESE, Marjorie FANJUL, Silvia KOCANOVA, Isabelle LÉGER-SILVESTRE, Raoul MAZARS, Valérie MILS, Catherine SOULA.

Fonctionnement

• Enseignements sous forme de CM (Cours Magistraux) et TD (Travaux Dirigés).

• Le début des TD de Biologie Cellulaire est prévu la semaine du 18 septembre 2023 (semaine 38).

Évaluation

Sciences de la Vie (SdV) et Sciences de la Vie et de la Terre pour futurs Enseignants (SVTE)

• CP (Contrôle Pédagogique) = 30% : semaine du 16/10 (Moodle - 30 min max).

• CT (Contrôle Terminal) = 70% : fin décembre (1h).

• 2nde session/rattrapage : fin juin 100% CT.

Sciences Fondamentales (L flex)

• CC1 = 20% : semaine du 16/10 (Moodle - 30 min max).

• CC2 = 50% : fin décembre (1h).

• CC3 = 30% : janvier (1h).

• Format des CT/CC2/CC3 : QCM, QROC, exercices type TD, schémas-dessins à faire et/ou à légender.

Plan des Cours

• Cours 1-2 : Introduction à la biologie cellulaire

  • La cellule : unité et diversité ; eucaryotes et procaryotes.

  • Organisation tissulaire.

  • Microscopie optique et électronique.

• Cours 3-4-5 : Les cellules eucaryotes

  • Compartiments et fonctions associées.

  • Synthèse et transport des protéines.

  • Prolifération, signalisation, différenciation et mort cellulaire.

• Cours 6 : Cancer

• Cours 7 : Les cellules procaryotes - Listeria et aux frontières du vivant : les virus.

Introduction à la Biologie Cellulaire : La cellule – Unité et Diversité

Objectif Historique

Décrire avec précision :

• La diversité des cellules dans le monde du vivant (ex: bactéries, cellules d'un organisme...).

• Leurs modifications au cours de leur vie.

• Leur organisation en tissus.

• Les structures caractéristiques des cellules et les fonctions associées.

Définitions Clés

• La Biologie Cellulaire est une science relativement jeune (150 ans).

• Première définition de « biologie » par Lamarck (1744-1829) : « Tout ce qui est généralement commun aux végétaux et aux animaux, comme toutes les facultés qui sont propres à chacun de ces êtres sans exception, doit constituer l'unique et vaste objet d'une science particulière, qui n'est pas encore fondée, qui n'a même pas de nom, et à laquelle je donnerai le nom de biologie. »

• Un être vivant se définit par sa complexité moléculaire, sa capacité d'accroissement et de renouvellement de sa substance (grâce au métabolisme), sa capacité à réagir aux stimuli, à se reproduire avec évolution, et le fait que la cellule est la base fondamentale de la vie.

Niveaux d'Organisation du Vivant

Le corps est organisé selon une hiérarchie :

1. Atome

2. Molécule (les atomes s'assemblent)

3. Cellule (les molécules constituent les cellules)

4. Tissu (les cellules identiques forment les tissus)

5. Organe (différents tissus forment les organes)

6. Système (les organes travaillent ensemble)

7. Organisme

Principes de la Vie Cellulaire

• Programmation génétique interne : Le dogme central de la biologie moléculaire est ADN -> ARNm -> Protéine (transcription puis traduction).

• Échanges avec l'environnement : Les cellules procèdent à la synthèse et dégradation de matière et d'énergie, à la croissance, à l'homéostasie, à la division et à l'échange d'informations.

Caractéristiques des Cellules

1. Unité et diversité des cellules :

   • Les cellules de tous les êtres vivants sont très semblables et montrent peu de différences au sein d'une même espèce.

   • Il existe cependant une grande diversité.

2. Homéostasie cellulaire :

   • Les cellules ne survivent que si leur milieu (interne et externe) reste stable.

   • L'homéostasie est la propriété des êtres vivants à maintenir leur milieu interne stable.

3. Métabolisme : Activités chimiques maintenant les structures cellulaires.

   • Anabolisme : Réactions chimiques nécessitant de l'énergie pour combiner des molécules simples en complexes.

   • Catabolisme : Réactions chimiques relâchant de l'énergie en scindant des molécules complexes en plus petites.

Démarche Expérimentale en Biologie Cellulaire

1. Poser un problème/question.

2. Élaborer une ou des hypothèse(s) (réponse(s) potentielle(s)).

3. Réaliser des expériences pour tester chaque hypothèse.

4. À partir des résultats, valider ou réfuter l'hypothèse (conclusion) et proposer un modèle.

Exemple d'application

• Question : Un organisme peut-il se créer spontanément ou provient-il d'un autre organisme vivant ?

• Hypothèse d'Aristote (384-322 av. J.-C.) : Les organismes vivants peuvent se développer à partir de matière non vivante (théorie de la génération spontanée).

• Expérience d'Aristote : Viande laissée à l'air libre contaminée par des asticots -> Modèle : un organisme vivant peut se développer à partir de matière non vivante.

• Hypothèse de Francesco Redi (médecin italien, 1688) : Un être vivant ne se développe qu'à partir d'un autre être vivant.

• Expérience de Redi : Il a montré qu'en protégeant la viande des mouches, les asticots n'apparaissaient pas, contredisant la théorie de la génération spontanée.

• Nouveau modèle : Un organisme vivant ne se développe qu'à partir d'un autre organisme vivant.

Organisation du Vivant : Procaryotes et Eucaryotes

Le monde vivant est divisé en deux grands groupes : les procaryotes et les eucaryotes, issus d'une cellule primitive (4 milliards d'années). L'arbre phylogénique montre la divergence des bactéries, archées et eucaryotes de ce dernier ancêtre commun universel (LUCA).

Cellules Procaryotes (sans noyau)

• Taille : Généralement 1 à 3 µm.

• Organites : Généralement absents (quelques exceptions). (Un organite est un compartiment intracellulaire délimité par une membrane.)

• Matériel génétique : Situé dans le cytoplasme (non enfermé dans un noyau).

• Exemple : Pseudomonas aeruginosa (1 µm).

Cellules Eucaryotes (noyau vrai)

• Taille : Généralement 10 à 100 µm.

• Organites : Présents.

• Matériel génétique : Enfermé dans un noyau (entouré d'une enveloppe nucléaire).

• Exemple : Fibroblaste (cellule isolée de tissu conjonctif, 5 µm).

Comparaison de Taille

• Si une cellule animale (eucaryote) de 20 µm avait la taille d'un immeuble de six logements, une bactérie (2 µm) serait une petite maison, un virus (50-100 nm) serait de la taille d'un caillou, et une protéine (3 nm) serait minuscule.

Organisation de la Cellule Eucaryote Animale (10 à 20 µm)

• Composants : Membrane plasmique, microvillosités, péroxysomes, lysosomes, mitochondries, centrioles, vésicules de sécrétion/exocytose, appareil de Golgi, cytosquelette, pore nucléaire, enveloppe nucléaire, polyribosomes libres, réticulum endoplasmique lisse (REL), réticulum endoplasmique rugueux (RER), nucléole, noyau, cytosol.

Organisation de la Cellule Eucaryote Végétale (30 à 100 µm)

• Composants : Paroi cellulaire, membrane cellulaire, chloroplates, plasmodesmes, vacuole centrale, mitochondries, péroxysomes, ribosomes, appareil de Golgi, lysosome, réticulum endoplasmique rugueux, enveloppe nucléaire, noyau, nucléole, réticulum endoplasmique lisse, cytosol.

Organisation des Cellules Eucaryotes

• Unicellulaires : Organismes composés d'une seule cellule (ex: Amibe, Didinium (cilié, 150 µm)). Les protozoaires sont des eucaryotes unicellulaires.

• Pluricellulaires : Organismes composés de plusieurs cellules.

  • Métaphytes (plantes)

  • Métazoaires (animaux)

Diversité Cellulaire des Eucaryotes

• L'organisme humain contient environ 100 000 milliards de cellules et environ 200 types cellulaires différents.

• Cette diversité se manifeste par des variations de formes, de tailles et de fonctions (ex: cellules nerveuses, érythrocytes, fibroblastes, ostéocytes, cellules musculaires lisses, cellules musculaires striées, entérocytes, adipocytes).