ANALYSE MOLECULAIRE DE LA CELLULE Introduction : La cellule d’homo sapiens est diploïde : 2n46 chromosome (X ; X) ou (X ; Y). Elles dérivent toutes du zygote (z conceptus) qui possède un génome spécifique. Elle contient des organites (=macrostructures subcellulaires) : REG, REL, appareil de Golgi, mitochondries. Elle contient aussi un noyau et elle est entourée par une membrane plasmique. Elle a la capacité de se diviser via 2 processus, la mitose et la méiose.
Elle a aussi le pouvoir de se multiplier ce qui fait qu’il a des cancers. Dans le corps humain on retrouve une entité qui n’est lus vraiment considérée comme une cellule de part sa constitution : c’est l’é contient pas de noya quasiment pas de vé l’ultradifférenciation ‘identité cellulaire : I OF Swip next page ge) car il ne t de REL et bémol au cours de mprennent 2 types de matériels. Le matériel génétique est à 99% dans le noyau.
Il est définit par une formule chromosomique qui permet de classer homo sapiens chez les hominidés primates (depuis 2005 classification internationales) la majorité du génome – le nucléaire : 3. 4Gpb. Les chromosomes sexuels sont appelés gonosomes. Les 44 autres sont des autosomes, ils sont omologues, un vient du père l’autre de la mère. On a donc 2 jeux de chromosomes : la femme qui a la paire LX possède donc des chromosomes homologues et l’homme qui possède les chromosomes XY a un couple hétérologue. 0% des régions régulatrices des chromosomes sont les régions codantes. Il y Sv. ‘ipe to a aussi des régions de structures, comme les télomères qui permettent de protéger l’ADN et qui permettent la réplication de la molécule d’ADN. Le centromère quant à lui permet la liaison du bras p et du bras q ainsi que la reconnaissance des homologues et la séparation des chromatines lors de la mitose. Les restant = régions intergéniques et introniques, elles participent à la diféreciation des chromosomes. Polymorphisme : Les différences entre les individus sont nommées polymorphisme, elles correspondent aux différences de cheveux, yeux, taille, poids… Ces polymorphismes peuvent être pathologiques et instaurent un terrain génétique propice ? l’infection et/ou provoque des dérèglements. Certains ne tiennent qu’au changement d’une seule base dans le génome, d’autres comme les CNB sont des variations en nombre de copies de gêne et on retrouve aussi les dupseg (duplication ségrégation) et des indel (induction délétion).
Ces polymorphismes devraient assurer une vie humaine optimale. Ce génome remplit de polymorphismes permet le développement optimale de la cellule, du fœtus de l’enfant jusqu’à sa maturation. Les personne qui sont concernées par cette optimisation du génome sont des « super centenaire » et ils sont en moyenne 300 sur Terre. Le reste de la population possède un génome moins optimal ce qui cause une altération de l’espérance de vie. Caractéristiques des cellules chez homo sapiens : Mise en situation dans un génome optimal.
Il existe tout un schéma de différenciation où il y a d’abord une grande phase de divisions ellulaires à partir de la cellule œuf (zygote) vers le blastocyste (embryon formé des cellules issues de la division pri lg de la cellule œuf (zygote) vers le blastocyste (embryon formé des cellules issues de la division primaire de la cellule œuf) où on observe une organisation au sein même de la cellule, il y a ensuite mise en place des différents feuillets primitifs qui vont former l’embryon. Ensuite on retrouve un grandissement en taille pour obtenir un fœtus, puis un enfant, un adulte pour avec la sénescence et la mort.
La cellule va donc se diviser jusqu’à l’épuisement du potentiel égénératif de la cellule. La division et la différenciation résulte de la lecture du code génétique de la cellule. Cellules totipotentes, ceux sont des cellules qui peuvent tout faire. Cellules pluripotentes et multipotentes qui sont des cellules qui peuvent donner plusieurs types de cellules mais en restant limitées. Cellules oligopotentes qui sont des cellules qui peuvent se diviser et donner quelques types de cellules très limitées). Cellules unipotentes qui ne pourront plus donner d’autres types de cellules : EPIGENESE.
Au stade de zygote, toutes les cellules sont totipotentes, elles euvent toutes donner un individu. C’est-à-dire que si on divise le zygote en 5 parts égales, en les laissant se développer on obtiendra 5 individus au même programme génétique. Ceux sont donc des cellules souches. Les cellules pluripotentes et les cellules multipotentes peuvent régénérer les feuillets primitifs embryonnaires mais ne peuvent pas former un autre individu. Elles ne peuvent donc être utilisées que pour explorer les mécanismes de régénération = cellules souches. Les cellules sont concernées par une division asymétrique.
En effet le matériel génétique permet une division équitable du m ar une division asymétrique. En effet le matériel génétique permet une division équitable du matériel génétique de la cellule mais la division ne sépare pas équitablement les composants cellulaires. Les cellules oligopotentes ne peuvent que régénérer que certains pools de cellules elles sont alors nommées cellules souches adultes. Au niveau de la lecture du code génétique et des cellules qui ont plusieurs niveaux de différenciation, il y a une différence de nombre et de taille de noyau dans la cellule.
Plus le noyau est gros dans la cellule plus elle a un gros potentiel de division et de ifférenciation cellulaire. Volume du cytoplasme / Volume du noyau Si le volume occupé par le noyau est plus important que celui occupé par le cytoplasme on sera face à des cellules pluripotentes ou multipotentes. Cest le cas pour le mégacaryoblaste qui possède un noyau qui occupe de la cellule. Apres la division, le rapport nucleocytoplasmique diminue puis le volume de cytoplasme augmente cela donne naissance aux plaquettes. Un mégacaryoblaste = 2 000 plaquettes.
On peut aussi apprécier ce rapport dans les tissus comme dans le syncytiotrophoblaste, il a une action immunitaire et permet entre autre l’acceptation de a cellule œuf par la mère, il permet aussi les échanges entre les villosités et la vascularisation. II est caractérisé par une multitude de noyaux assez gros ce qui prouve qu’il est jeune. Sur la photo ci- dessus, en violet très foncé on peut voir le volume nucléaire du mégacaryoblaste. Ces mécanismes s’instaurent pathologiquement au cours de la sunrenue de processus oncogénétiques.
Lorsque le volume du cytoplasme est très important, on est sur un 4 OF lg cytoplasme est très important, on est sur un processus de fin de différenciation cellulaire ce qui engendre l’apoptose (mort ellulaire programmée) ou la quiescence (misse en repos de la cellule). On peut obsen,’er, de ce fait, sur un tissus de revêtement comme sur les muqueuses une couche profonde de cellules à gros noyaux, une couche de cellules moyennes au milieu et enfin des cellules, aux noyaux très petits et aux cytoplasmes volumineux, proches de la lumière de la muqueuse qui sont en quiescence cellulaire.
On retrouve aussi une différence entre les cellules du SOMA (=transmission horizontale du matériel génétique ce qu’on fait non stop dans nos cellules en division) et les cellules GERMEN (=transmission verticale du matériel génétique via la eproduction). On retrouve 200 types cellulaires formant différents tissus, des organes et des systèmes différents mais ils sont tous coordonnés dans une fonction qui permet la transmission horizontale de l’information. Toutes les structures dites épiblastiques donnent : peau, fanere, le SNC. Les structures mésoblastiques donnent : muscles, squelette.
Et les structure ectoblastiques permettent essentiellement la mise en place du système digestif. Toutes ensembles, elles donnent un organisme lié dans toutes ses fonctions. Il y adonc un lignage cellulaire qui lient les cellules de par leurs fonctions. Il existe chez l’homme des différences via la MEC car elle secrète un environnement spécifique aux cellules. Les cellules qui secrètent la MEC forment un tissu aux propriétés bien particulières. Par exemple, le stroma cornéen est très épais, il est propriétés bien particulières.
Par exemple, le stroma cornéen est très épais, il est formés de fibroblastes et de kératocytes : ces cellules produisent des protéoglycanes et des fibrilles de collagène qui ont un arrangement particulier sous forme de mille feuille qui permet la transmission de la lumière. Ce stroma cornéen mesure 400pm d’épaisseur. Ces deux types de cellules sont des cellules quiescentes qui peuvent se réactiver en cas de besoin. Le collagène sur le stroma cornéen est de type 5 et de type 1 il mesure 35nm de diamètre et il y a 59nm d’espacement entre chaque fibrille.
Autre exemple, la réticuline qui se trouve dans les tissus hématopoïétique (thymus, foie fœtal… ) est formée de fibrille de collagène de type 3. Les fibrilles sont plus fines et plus immatures que les fibres de collagène de type 3. Elles forment un réseau grillagé, on dit qu’elles sont anastomosées. Elles sont synthétisées par les cellules fibroblastiques qui entrent en jeu dans la omiciliation cellulaire et dans la constitution du tissu hépatique. Troisième exemple • la gelée de Wharton, c’est une substance aqueuse qui contient des protéoglycanes et énormément de glycosaminoglycanes.
Son rôle et de donner l’élasticité et la flexibilité du cordon ombilicale. Elle permet aussi la circulation du sang entre le fœtus ou l’embryon et la mère. Problématique : les études sont complexes, il y a beaucoup de difficultés concernant le traitement des résultats, il y a alors une forte nécessité à réduire la taille du modèle pour l’étude, l’isolement et l’amplification du matériel biologique est donc ndispensable pour les études. Mise en culture des cellules eucaryotes : développem 6 OF lg biologique est donc indispensable pour les études.
Mise en culture des cellules eucaryotes : développement ex vivo ou in vitro. Les cellules saines ou pathologiques sont prélevées sur un organisme (biopsie) qui est mit en culture. Ces cultures sont dénommées cultures primaires et elles ne peuvent rester indéfiniment en boite de pétris car elles ont un nombre de divisions limitées qui dépend de la limite de Hayflick. Cette limite est dépendante de l’organisme, des cellules considérées et de l’apoptose. Comme par exemple le fibroblaste qui ne peut se diviser que 50 fois maximum.
Les cellules qui atteignent leur stade unipotent ne peuvent le faire plus que 1 ou 2 fois. Quand on peut immortaliser ou transformer une culture primaire elle devient alors une lignée qui a une capacité de division non limitée. On parle alors d’immortalité ou de lignée transformée. Cette lignée peut venir d’élément pathologique cancéreux, elles se nomment alors lignée cancéreuse. Les deux types de lignées sont sous un processus d’oncogenèse, soit mis en place in Situ soit par le scientifique.
En ce qui concerne les lignées, il est mportant d’aborder les concepts qui tournent autour du cycle cellulaire qui ont tous le même but : les 2 cellules filles doivent avoir le même génome que la cellule mère du départ. GAP phase GI, dans cette phase la cellule assure sa fonction principale par exemple une cellule endocrine va secréter des hormones. S = phase de réplication de l’ADN GAP2= phase G2, dans cette phase la cellule vérifie l’intégrité de la réplication de son matériel génétique. itose, phase au cours de laquelle le matériel génétique se sépare pour constituer le m sépare pour constituer le matériel des 2 cellules filles ce qui orrespond à la cytodiérèse. Séparation des deux cellules filles via la séparation des cytosols. DCP : DNA damage check point : de GI à fin de G2 permet le contrôle des lésions génomiques. Ensuite intervient le contrôle de la réplication et la détection des anomalies de la réplication de FADN ce qui correspond au RCP : replication check point : S a fin G2. our finir, il y a la vérification de la répartition des chromatides sœurs grâce au MCP : mitotique check point. es phases obligatoire du cycle cellulaire sont les phases S et M que les cellules soient saines ou cancéreuses elles y passent. Dans les cellules normales différenciées, la phase GI est très longue tandis que dans les cellules a gros potentiel prolifératif elle est très courte. Dans les cellules cancéreuses on a les phases GI et G2 très diminuées. Les mécanismes d’oncogenèse sont généralement dus à des altérations des protéines qul interviennent lors des différents points de contrôle cités ci- dessus.
Les cultures primaires sont donc permises durant un certain temps avant de rentrer en apoptose ou en sénescence. Ce programme de mort dépend de la longueur des télomères des chromosomes des cellules considérées. Dans les lignées, ‘échappement au programme de mort est du au contournement de l’activation de ce programme via l’altération et/ou au gain de fonctions que la cellule peut adopter pour contre carré les mécanismes d’induction de ces programmes induis par le raccourcissement des télomères ou par les défauts des mécanismes de contrôle.
Le prélèvement : il es BOF lg raccourcissement des télomères ou par les défauts des e prélèvement : il est réalisé dans un environnement physiologique ou pathologique anatomiquement homogène. Il peut être fait sur des liquides comme le sang, le plasma, Pélément figurés, l’urine, la salive… ur des solides comme par exemple un prélèvement tissulaire au niveau d’un tissus biologique comme un muscle ou sur un tissus pathologique comme une tumeur sous la langue dans le cas d’un cancer oropharyngien.
Le prélèvement est donc fait en milieu stérile pour éviter toute contamination bactériologique extérieur via la flore commensale présente sur la peau, l’intestin… dans ces cas il faut procéder à une étape de décontamination. une fois effectuée il faut séparer les cellules de leurs matrices. Il faut considérer qu’un tissu est souvent en rapport avec un épithélium soutenu par une lame basale qui soutient lesdites ellules.
La dissociation de la matrice est spécifique est on doit donc connaitre sa nature au préalable pour mettre en route son débobinage. Elles sont constituées de protéine et glycoprotéines très grosses comme collagène et élastine et des moins grosses qui jouent un rôle dans Padhésion des cellules à la MEC = laminine et fibronectine, et des glucides complexes polysaccharide GAG glycosaminoglycanes. L’acide hyaluronique qui est le seul GAG non sulfaté est fabriqué par la membrane plasmique des cellules.
En fonction de cette composition différente pour chaque matrice, l y a conservation de l’agencement des cellules et définition d’un tissu particulier. Pour dissocier cette structuration faite par ces différentes molécules on utilise de dissocier cette structuration faite par ces différentes molécules on utilise des enzymes = collagenases, elastases, trypsine (z endoprotease qui hydrolyse les liaisons peptidiques, elle coupe en C-terminale les acides aminés, elle transforme les chaines polypeptidiques en chaines protéiques plus courte pour permettre leur digestion.
Elle est stable en pH acide et elle est activée en pH neutre). D’autres produits permettent d’inhiber les nzymes de la mec, c’est le cas de l’EDTA acide éthylène diamide tétra acétique, c’est un kélateur ou complexant de cations et ainsi en complexant les cations elle va inhiber toute une ribambelle de métallo enzymes qui fonctionnent avec des cations pour induire la réaction enzymatique.
Séparation : la séparation des constituants se fait essentiellement en fonction de la taille et de la masse des particules à l’intérieur du tube, plusieurs constituant de la MEC, solubles ou insolubles (z cellules). Le premier de type de centrifugation est la différentielle succession de vitesses croissantes. La plupart du temps, quand n part d’un tissus on procède à une étape de sédimentation pendant une a deux heure pour le filtrat issus de la digestion enzymatique : on fait tomber les plus gros morceaux au fond du tube.
Via une centrifugation qui dure de 1 a 2 minutes on peut récupérer les cellules = soient mises en culture soient étudiées en tant que telles. On peut aussi étudier les organites de la cellules. Il faut alors lyser ces cellules via une déstructuration de la membrane plasmique qui se fait grâce a des molécules amphiphile comme le triton, le sodium de décile sulfate ou des détergents très doux qui permettent d’ouvr 0 9
