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Structures & Ultrastructures de la Cellule

Eucaryote »

Echelle du vivant, Méthodes d’observation, structures/ultrastructures des cellules Eucaryotes.

5-ième Gén./Trans. Sciences de Base (3p/sem) Biologie (1p / sem) FWB

3 périodes y compris évaluation

NGYX I.C. [Pierre LECOCQ] # BE 0537.471.159 / WWW.NGYX.EU

M

lundi 17 novembre 2014 NGYX IC Pierre LECOCQ Confidential 2

Résumé de la Première Partie (P1)

Prérequis: N/A (très limité)

• Echelle du Vivant, Méthodes d’Observation

• Microscopes

• Structures/Ultrastructures des cellules Eucaryotes (Introduction)

P1 / 00:10 M


Echelle du Vivant

Méthodes d’Observation (1/5)

1.1

01 m

= 1

0 m

1.1

0-1

m =

10

cm

1.1

00 m

= 1

m

1.1

0-2

m =

1 c

m

1.1

0-3

m =

1 m

m

1.1

0-4

m =

0

,1 m

m

1.1

0-5

m =

10

μm

1.1

0-6

m =

1 μ

m

1.1

0-7

m =

0,1

μm

1.1

0-8

m =

10

nm

1.1

0-9

m =

1 n

m

1.1

0-1

0 m

= 0

,1 n

m

Echelle Logarithmique (en base 10) partielle de Longueur (unité de base du Système International = mètre)

Pourquoi en “log10”? (MS-Excel,etc.)

10x 10x

Dauphin +/- 3 m

Orque +/- 9 m

Mégaptère +/- 15 m

Cachalot +/- 20 m

Rorqual +/- 30 m

Homard +/- 30 cm

Truite +/- 45 cm

Brochet +/- 60 cm

Murène +/- 120 cm

Dauphin +/- 3 m

Crabe +/- 15 cm

Crevette +/- 3 cm

Huître +/- 8 cm

Homard +/- 30 cm

Pour représenter ensemble en longueurs réelles Crevette et Rorqual il faudrait aligner en mode “paysage” 100 feuilles de papier A4

Mais ce n’est pas tout… Statistiques… “Log domain” pour minimiser l’impact des “trop grands / trop petits”.

P1 / 00:13

Source(s): http://www.ulysse.u-bordeaux.fr/ http://www.uvp5.univ-paris5.fr/ http://www.cours-pharmacie.com/ & WIKI open source

D


Echelle du Vivant


150 nm

1.8 m

4 μm

25 nm

6 μm

3 mm

8 μm

12 μm

0.5 mm

4-8 μm

5 μm

8 mm

3

5

1

8

2

6

7

9

10

11

4

12

1.1

01 m

= 1

0 m

1.1

0-1

m =

10

cm

1.1

00 m

= 1

m

1.1

0-2

m =

1 c

m

1.1

0-3

m =

1 m

m

1.1

0-4

m =

0

,1 m

m

1.1

0-5

m =

10

μm

1.1

0-6

m =

1 μ

m

1.1

0-7

m =

0,1

μm

1.1

0-8

m =

10

nm

1.1

0-9

m =

1 n

m

1.1

0-1

0 m

= 0

,1 n

m

3 5 1 9 8 2 6 7

10 11 4

12

c

f

h

d

k

i

e

J

L

a

b

G

A vous de jouer:

1. Replacez correctement sur l’échelle de longueur les éléments (du vivant) repris ci-dessous (colonne A)

2. Identifiez les éléments (colonne C)

f

h

d

k

i e

J L

a

b G c

A. Virus HIV-1 (SIDA)

B. Homme (Homo sapiens)

C. Bacille de Kock (Tuberculose)

D. Ribosome (“usine à protéines”)

E. Globule Rouge

F. Oeuf d’Esturgeon

G. Mitochondrie

H. Saccharomyces cerevisea (levure)

I. Follicule Pileux

J. Chromosome humain (métaphase)

K. Noyau Cellulaire (végétal)

L. Hypophyse (glande pituitaire)

Col A Col C

P1 / 00:20


D


Echelle du Vivant


1.1

01 m

= 1

0 m

1.1

0-1

m =

10

cm

1.1

00 m

= 1

m

1.1

0-2

m =

1 c

m

1.1

0-3

m =

1 m

m

1.1

0-4

m =

0

,1 m

m

1.1

0-5

m =

10

μm

1.1

0-6

m =

1 μ

m

1.1

0-7

m =

0,1

μm

1.1

0-8

m =

10

nm

1.1

0-9

m =

1 n

m

1.1

0-1

0 m

= 0

,1 n

m

3 5 1 9 8 2 6 7

10 11 4

12 1. Atomes [Physique, Chimie]

2. Molécules (eau mais aussi lipides, protéines, glucides,…) [Biochimie, Biologie Moléculaire]

3. Virus [Virologie]

4.a. Procaryotes (sans noyau ni organites limité par une paroi) [Bactériologie]

4.b. Organites/Structures Cellulaires (internes, Eucaryotes) [Biologie Cellulaire]

5. Cellules & Tissus: Ensemble de cellules de structures et fonctions semblables [histologie]

6. Organes / Systèmes associés à une/des fonction(s) précise(s) [anatomie]

7. Organismes (ensemble d’organes / systèmes qui coopèrent / interagissent)

8. Populations / Sociétés [sociologie, démographie, écologie,…]

Petit

Grand

Moyens / Méthodes

d’observation

(quelques)

Oeil:

jusqu’à 0.2 mm

Loupe / Microscope “photonique”:

jusqu’à 0,2 μm

Microscope « électronique »

jusqu’à 2 nm

Cristallographie

jusqu’à 0.2 nm

P1 / 00:24 D


Echelle du Vivant


Il est difficile de dire qui a inventé le microscope composé (2 lentilles). On parle de l'opticien hollandais Hans Janssen fin XIVième

siècle ou de Galilée avec son occhiolino, un microscope composé d'une lentille convexe et d'une autre concave en 1609. Un

dessin par Francesco Stelluti de trois abeilles figure sur le sceau du pape Urbain VIII (1623-1644) et passe pour la première image

de microscopie publiée. Christian Huygens, un autre Hollandais, a développé à la fin du XVII siècle un oculaire simple à deux

lentilles corrigé des aberrations chromatiques, ce qui fut un grand pas en avant dans le développement du microscope.

On attribue en général à Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) le fait d'avoir attiré l'attention des biologistes sur les utilisations du

microscope. Les microscopes artisanaux de Van Leeuwenhoek étaient des instruments simples et de taille réduite comprenant

une lentille unique mais forte. En comparaison, les systèmes à plusieurs lentilles restaient difficiles à mettre au point et il fallut

pas moins de 150 ans de développement des optiques avant que le microscope composé puisse livrer une qualité d'image

équivalente à celle des microscopes simples de Van Leeuwenhoek. Néanmoins, et malgré de nombreuses revendications, on ne

peut pas considérer Van Leeuwenhoek comme l'inventeur du microscope composé.

Ce qu’il y a de sûr c’est que depuis lors la technologie « microscopique » a fortement évolué proposant de très nombreuses

variantes:

Microscope optique ou photonique

1. Microscopie en champ clair (classique; inversé ou non origine de la source de lumière)

2. Microscopie en réflexion ( ≠ transmission; objet épais / opaque; info. sur surfaces;

utlisation de miroirs/prismes)

3. Éclairage épiscopique (≠ diascopique = à travers; aussi pour info surfaces)

4. Microscopie en champ sombre: on observe la lumière diffusée.

5. Illumination oblique (angle d’illumination; contrastes)

6. Microscopie en lumière polarisée (filtres)

7. Microscopie en fluorescence (émissions spécifiques)

…

P1 / 00:27


A noter: Actuellement en microscopie photonique

on ne se contente plus de l’observation “à l’oeil”

Bino!

D


Echelle du Vivant

Méthodes d’Observation (5/5) Microscope électronique (de transmission; “MET”)

P1 / 00:30


Un microscope électronique est un type de microscope qui utilise un faisceau de particules d'électrons

pour illuminer un échantillon et en créer une image très agrandie. Les microscopes électroniques ont un

plus grand pouvoir de résolution que les microscopes optiques qui utilisent des rayonnements

électromagnétiques et peuvent obtenir des grossissements beaucoup plus élevés allant jusqu'à 5 millions

de fois, alors que les meilleurs microscopes optiques sont limités à un grossissement de 2000 fois. Ces

deux types de microscopes ont une résolution limite, imposée par la longueur d'onde du rayonnement

qu'ils utilisent. La résolution et le grossissement plus grands du microscope électronique sont dus au fait

que la longueur d'onde d'un électron (longueur d'onde de Broglie) est beaucoup plus petite que celle

d'un photon de lumière visible. MAIS votre œil ne « capte » pas des électrons mais des photons! Donc

il faut un système qui « voit » les électrons, interprète et restitue en photonique = sur l’écran d’un

computer! 1933 AJD

Et la aussi comme en photonique il existe plusieurs

variantes / améliorations:

1. Microscope électronique en transmission

2. Microscope électronique à balayage

3. Microscope électronique par réflexion

4. Microscope électronique à balayage en

transmission

D


Les Cellules Eucaryotes: Ultrastructure

(Video Follo w-in)

Je me suis réfugié dans une

cellule pour m’abriter de la

pluie et il y avait un garde

barrière, “la membrane

cellulaire”.

Et une fois dans la cellule j’ai

repéré tout de suite l’usine à

Energie: “La mitochondrie”.

Et j’ai demandé: “Qui est aux

commandes ici?” Et je me

suis retrouvé en face du

Boss: “Le Noyau”.

En cherchant à me relaxer je

me suis retrouvé dans “le

Cytoplasme”.

Et j’en ai profité pour faire le

tour de ce que j’avais

rencontré…

Je suis revenu dans le noyau

pour demander mon chemin

et il m’a donné l’info

génétique stockée dans les

chromosomes.

Au sortir du noyau, en

m’éloignant un peu, je me

suis égaré dans un labyrinthe

étroit et sinueux: le

Réticulum Endoplasmique.

Allant de l’avant je me suis

retrouvé perplexe, devant cet

appareil à paquetage et

distribution qu’est le “Golgi

Complexe”.

Interloqué je demandai:

“Mais qui fabrique ces

protéines?” Et quelqu’un me

répondit: “Ce sont les

Ribosomes mon pote!”

Continuant mon chemin

joyeux et insouciant je fus

subitement englouti et rongé

par les enzymes du

Lysosome.

Agile et vif je pris la fuite

pour tomber à proximité du

noyau sur un Centriole qui

tenta de m’emprisonner dans

son réseau de fuseaux.

ET oui… “Comment les

arbres sont-ils si grands?”

J’entrepris donc de vister

une cellule de plante… Dur-

dur car en plus du garde-

barrière elles semblent

toutes s’être protégées

derrière une paroi rigide.

Sorti de ce traquenard j’en ai

profité pour faire le tour de

ce que j’avais rencontré de

nouveau avant de

m’aventurer dans un autre

type de cellule…

”Mais comment se fait-il que

tout soit vert ici?” Et la petite

voix d’un chloroplaste me

répondit: “C’est parce qu’on

profite de la lumière du soleil

pour se booster!”

OK pigé! “Mais comment

stockez-vous cette

énergie?”.

“Eh bon et moi, je suis là

pour des prunes?” me

répondit une vacuole.

Non sans me dire: “Bigre et

dire que vous, moi, sommes

faits de 1 million de million

de million de ces cellules!”

De quoi semer une certaine

confusion.

Ainsi donc, le reste de cette

cellule m’étant déjà familier,

je sortis et repris ma route…

Ah oui, j’oubliais: Nombreux

de ces organites m’ont

avoués que dans leurs

échanges avec leur hôte, le

passage de la frontière

pouvait être “payant”.

P1 / 00:38 D


Les Cellules Eucaryotes: Ultrastructure

Introduction (1/3) Certaines cellules mènent une vie totalement indépendante, ce sont des êtres unicellulaire. D'autres au contraire vivent en

communauté, elles appartiennent à des êtres pluricellulaire constitué de cellules identiques où a l'inverse, extrêmement diversifié

mais apparentées par leur patrimoine génétique.

Sur ces bases les cellules ont été classées en deux types correspondant à deux schémas différents de leur organisation :

• Un schéma simple : celui des procaryotes : être unicellulaire, comprenant toutes les bactéries et les formes voisines.

• Un schéma complexe : celui des eucaryotes caractérisées notamment par un noyau limité par une enveloppe qui contient leur

patrimoine génétique (nous étudierons principalement les cellules animales et ).

Différence entre structures et ultrastructures des

cellules eucaryotes.

On désigne de façon arbitraire par structure ce que

l'on observe au microscope photonique, et par

ultrastructure ce que l'on observe au microscope

électronique.

P1 / 00:42 D

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