BIOLOGIE CELLULAIRE :�

Biologie cellulaire = Étude de la structure et du fonctionnement cellulaire.

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Bios=Vie

logos=science ou doctrine

Biologie = Science de la vie

1. Complexité: une grande diversité de ses constituants moléculaires;
2. Accroissement et renouvellement de constituants par le métabolisme (synthèse et dégradation) :
1. Construire leurs propres structures.
2. Le renouvellement des constituants de la matière vivante
3. L’entretien des structures endommagées.
1. 3. Capacité de réaction :

Les réactions des organismes animaux à des stimuli externes, physiques ou chimiques, sont bien connues grâce à des systèmes ou appareils : sensoriel, nerveux, musculaire…,

1. 3. Reproduction et évolution

C’est la capacité à se reproduire, par une multiplication asexuée ou sexuée.

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Caractéristiques fondamentales de la vie

Taille de la cellule

Limites d’observation

Formes de cellules

Bactéries

Pro-érythrocyte

Exoderme de racine

Paramécie

Mise en évidence de la cellule �

• Observation de cellules par Robert HOOKE en 1665.

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• 1674,A LEEUWENHOEK, observation des micro-organismes vivants protistes et bactéries (animalcules).

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Robert HOOKE en 1665

1674,A LEEUWENHOEK, observation des micro-organismes vivants protistes et bactéries (animalcules).

naissance de la théorie cellulaire

• 1838 – 1839, Matthias Jakob SCHLEIDEN (botaniste) et Theodor SCHWANN: la cellule est l'unité commune de structure et de développement.
• la théorie cellulaire:
• 1. Tous les organismes vivants sont formés de cellules qui sont l'unité de base.
• 2. La cellule est l'unité fonctionnelle.
• 3. La cellule est le siège des réactions chimiques, biochimiques, métaboliques et reproductifs nécessaires aux êtres vivants.

Génération spontanée

• 1855 : théorie sur la continuité cellulaire : Rudolph Virchow affirme que les cellules naissent du résultat de la division cellulaire (« omnis cellula ex cellula »): observations de cellules en mitose �
• 1858: Louis Pasteur réfute la génération spontanée: croyance selon laquelle des formes de vie peuvent apparaître spontanément.

• Lequel des énoncés suivants n’est pas un principe sur lequel repose la théorie cellulaire ? 
• Les cellules sont les plus petites structures présentes dans un organisme.
• Tous les organismes vivants sont constitués d’une ou plusieurs cellules.
• Toutes les cellules sont créées à partir de cellules préexistantes.
• L’unité fonctionnelle de base de tous les organismes vivants est la cellule.

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• Description des principales structures et organites cellulaires ; et la mise au point des techniques de la cytologie et de l’histologie:

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• (1931): L’arrivé de la microscopie a permis l’observation de détails intracellulaires plus fine

Diversité et Classification des êtres vivants

les êtres vivants sont classés dans différents groupes, en se basant notamment sur leur anatomie sur leur mode de vie

Évolution de la classification des êtres vivants:

• Aristote (384-322 av. J.-C.) classait les animaux (500) en 2 groupes :
• ceux qui ont du sang (les serpents, les oiseaux, les quadrupèdes, les poissons … et l’Homme)
• ceux qui n’en ont pas (qu’il divise en 4 ensembles : Les mollusques céphalopodes, les crustacés décapodes, les mollusques testacés et  les arthropodes).

Aristote (384-322 av. J.-C.)

Carl von Linné (1707-1778) est à l’origine du premier système de nomenclature binominale des espèces vivantes (végétale, animale), établit par le genre et l’espèce : selon l'autotrophie et l'hétérotrophie

Haeckel, 1866.

• En 1866, Haeckel regroupe les organismes unicellulaires dans un nouveau règne, les protistes.

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• 1):les Protophytes, qui présentent les caractères des cellules végétales, avec paroi et plastes, et sont des êtres chlorophylliens autotrophes
• 2) les Protozoaires, sont de type animal, dépourvus de plastes, donc hétérotrophes qui ingèrent leur nourriture par phagocytose, et en général mobiles.

On connaît 215,000 espèces de Protistes qui assurent près de 40% de la productivité mondiale primaire.

Ils sont donc omniprésents dans différents environnements.

Protophytes:

•  Chlorophycées, Dinophycées, Chrysophycées, Euglénophycées, Dictyochophycées, , Prymnésiophycées, Xanthophycées.

Les protistes(Protozoaires);

Recherche :�mode de vie�morphologie.�Mobilité.�Type trophique�Parasitisme ?

• Paramecium sp.
• Tetrahymena thermophila
• Monosiga brevicollis
• Oxyrrhis sp.
• Dictyostelium
• Trypanosoma sp.�

Copeland, 1938:

• Séparation du règne des monères (ou procaryote) depuis les protistes.
• Monères: Organismes constitués de cellules procaryotes;  les cellules ne sont pas compartimentées par des membranes internes. microrganismes unicellulaires;  (bactéries)

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Whittaker, 1969: �

• sépare les champignons des végétaux et crée le règne des Fongidés.
• appareil végétatif de type mycélien est constitué de filaments, sans racines, ni tiges ou feuilles.
• dépourvus de chlorophylle.
• se nourrissant par absorption.
• parois cellulaires constituées de de chitine.

Woese en 1977

• progrès de la biologie moléculaire
• 6 règnes par division des procaryotes (monères) en deux groupes cellulaires (Les eubactéries et les archéobactéries).

Woese en 1990

• Division du monde vivant en 3 domaines basés sur la structure cellulaire et l’analyse moléculaire (ADN 28s et 16s : Eubactéries, Archéobactéries et Eucaryotes

Chimie Pré-biotique: 

Coaservat : Les travaux de OPARINE 1924

Expérience: Stanley Miller 1953

• 2,6 Milliard années: apparition de l'O2 libre
• - 1,4 milliard: Origine des cellules eucaryotes: microfossiless, organismes unicellulaires, 10 à 100 fois plus grands, traits d’organisation interne �- 0,6 Milliard ann: Origine des métazoaires

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• 15 milliard d’années : L’instant zéro du big bang
• 4,6 million d’années: formation de la planète

Origine de la vie

500 Million a: refroidissement et dégazage de noyau de la terre en fusion : atmosphère primitive,

• 3,5 Milliard années :
• Premières traces de vie
• observation de structures morphologiquement apparentées à des Procaryotes actuels-----cyanobactéries

-1 les Procaryotes

• les cellules à «noyau primitif .
• Petite taille : 0.1 à 4 µm, avec quelques exceptions.
• Pas de compartimentation au sein de leur cytoplasme.
• (absence d’organites limités par des membranes),
• les Procaryotes sont en général unicellulaires.

Les procaryotes

Généralement les procaryotes regroupent les bactéries et les archéobactéries sont des cellules:

■ présentant une simple organisation .

• avec une paroi protectrice, sous laquelle se trouve la membrane plasmique qui entoure un seul compartiment cytoplasmique contenant de l’ADN, de l’ARN, des enzymes, des petites molécules et des ribosomes.
• ■ Présentant un mécanisme de division simple (bipartition) et rapide.
• ■ Bactéries pathogènes et non pathogènes.

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les Eucaryotes

• vrai noyau et cellule de taille comprise entre 10 et 100 µm, un cytoplasme hautement structuré, : diversité d’organites et d’un réseau membranaire
• ■ Noyau: contrôle de l’activité cellulaire et mitose.
• ■ Mitochondries: production d’énergie (ATP).
• ■ REG: synthèse
• ■ REL: synthèse.
• ■ Appareil de Golgi: synthèse de polysaccharides
• ■ Lysosomes: digestion cellulaire.
• cytosquelette formé de microfilaments et de microtubules.�

les Eucaryotes sont soient :�

• Unicellulaires (les Protistes) qui peuvent se subdiviser parfois en protophytes, appartenant au règne végétal (ex : algues unicellulaires), et protozoaires, du règne animal (ex : amibes).�– Les pluricellulaires peuvent être classés en métaphytes, appartenant au règne végétal, et métazoaires, du règne animal.

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Cellule eucaryote

Comparaison C eucaryote/procaryote

Cellule animale

Cellule végétale

Selon la théorie endosymbiotique sériée énoncée par Margulis et Taylor (1979), les cellules Eucaryotes proviennent de l'association de plusieurs Procaryotes. Cette théorie s'appuie entre autre sur les éléments suivants

• la taille des mitochondries et des chloroplastes est semblable à celle des bactéries
• chacun de ces organites possède un matériel génétique (ADN) qui lui est propre,
• chacun de ces organites possède le matériel nécessaire pour la synthèse protéique (ARNt, ribosomes, polymérases) ,
• chacun de ces organites peut se diviser par étranglement médian (après avoir dupliqué le matériel génétique)

Théorie de l’endosymbiose

LES VIRUS

• Les virus sont des particules de très petite taille (0,1 à 0,2 µm). souvent considéré des structures acellulaires, infectieux.
• composés de trois éléments :
• • un génome ou matériel génétique ou acide nucléique ; ADN ou ARN (à l’état simple-brin ou double-brin, circulaire ou linéaire �• une capside protéique (pas toujours présente selon les virus…) ;
• • une enveloppe lipidique (pas toujours présente selon les virus…).
• ■ Se sont des parasites obligatoires. On parle souvent de l’association virus – cellule hôte.
• ■ - Orthomyxovirus: grippe.
• - Paramyxovirus: rougeole
• - Picornavirus: poliomyélite.

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Virus à symétrie icosaédrique�:symétrie sphérique » ou même�de « symétrie cubique

virus de l’hépatite A et B, herpès, fièvre jaune��

Virus à symétrie hélicoïdale

Exemples : virus de la mosaïque du tabac (VMT),

virus de la grippe�

Virus à symétrie complexe

symétrie mixte: bactériophages

tête icosaédrique et une queue à symétrie

hélicoïdale� �

Classification des virus (ICTV)

Cycle lytique, et lysogénique

VIH:  virus de l'immunodéficience humaine 

Processus d'attachement du VIH :�1) Fixation de la gp120 au récepteur CD4�2) Fixation d'une boucle variable de la gp120 au corécepteur et fixation de la gp41 sur la membrane cellulaire�3) Pénétration dans la cellule.