Biologie cellulaire
Helmut Plattner/Joachim Hentschel
Médecine-Sciences Flammarion
1 Le long cheminement de la cytologie vers la biologie cellulaire
moderne
1
2 Ordres de grandeur en biologie cellulaire
13
3 Structures cellulaires. Visualisation grâce aux techniques
microscopiques
19
3.1 Le microscope optique19
3.1.1 Des microscopes différents pour des problèmes distincts22
3.2 Le microscope électronique à transmission27
3.2.1 Création d'électrons libres comme «source de lumière»27
3.2.2 Lentilles électromagnétiques pour la formation de l'image29
3.2.3 Augmentation de la résolution liée à la diminution
de la longueur d'onde29
3.2.4 Obtention du contraste31
3.3 Le microscope électronique à balayage34
4 Structures de base, une vue d'ensemble sur les formes
d'organisation cellulaire
37
4.1 Caractéristiques d'une cellule vivante37
4.1.1 Les cellules sont toujours issues d'autres cellules37
4.1.2 Chaque cellule renferme un ensemble complet de matériel
génétique38
4.1.3 Le dogme central de la biologie moléculaire38
4.1.4 Réplication identique du génome39
4.1.5 Les cellules sont capables de se différencier39
4.1.6 Limitation par une membrane cellulaire40
4.1.7 Les cellules ont une organisation plus complexe que celle
de leur environnement41
4.1.8 Les cellules sont des «systèmes ouverts» en équilibre
dynamique42
4.1.9 Mise en réserve d'énergie sous forme d'ATP44
4.1.10 Conséquences : métabolisme, croissance, capacité de réaction
(excitabilité), capacité de se mouvoir46
4.2 Les deux catégories de cellules47
4.2.1 Comparaison entre cellules procaryotes et cellules eucaryotes47
4.2.2 La cellule bactérienne49
4.2.3 La cellule eucaryote54
5 Les éléments moléculaires dont sont formées les cellules
65
5.1 Composition globale des cellules65
5.2 Phospholipides66
5.3 Acides aminés et protéines73
5.4 Sucres81
5.5 Bases puriques et pyrimidiques des acides nucléiques84
6 Biomembranes et milieu intérieur de la cellule
89
6.1 Le rôle de barrière sélective des membranes biologiques90
6.1.1 La membrane cellulaire est semi-perméable90
6.1.2 Observations de base à propos de la structure des membranes
cellulaires92
6.1.3 Le «milieu intérieur» des cellules94
6.2 Phénomènes de transport au niveau des membranes96
6.3 Structure des membranes biologiques102
6.3.1 Les protéines des membranes biologiques104
6.4 Glycocalix et vue d'ensemble des composants membranaires112
6.4.1 Vue d'ensemble des fonctions de la surface cellulaire115
6.5 Transduction intracellulaire du signal119
7 Le noyau cellulaire, «poste de commandement» de la cellule
127
7.1 Aspects fonctionnels127
7.2 Organisation du noyau135
7.3 Structure de la chromatine138
7.4 L'ensemble des chromosomes de la cellule145
7.5 Nucléole et biogenèse des ribosomes148
7.6 Pores nucléaires151
8 Les méthodes de la biologie moléculaire, un outil important
de la biologie cellulaire
155
8.1 Un outil nouveau pour des problèmes anciens155
8.2 Isolement des protéines157
8.3 Identification, séparation et reproduction de séquences
nucléotidiques160
8.4 Méthodes de génie génétique utilisées en biologie cellulaire167
8.5 Perspective pour d'autres utilisations173
9 Synthèse des protéines, traduction des messages en provenance
du noyau
179
9.1 Composition et structure des ribosomes179
9.2 Principes de la synthèse des protéines et de leur distribution
dans la cellule181
9.3 Déroulement de la synthèse des protéines184
9.4 Ribosomes libres et ribosomes liés à la membrane186
10 L'appareil de Golgi, la «gare de triage» de la cellule
191
11 Analyse des structures et des fonctions : approches
complémentaires
201
11.1 Séparation de la cellule en ses divers constituants : technique
du fractionnement cellulaire201
11.2 L'ultracentrifugeuse204
11.3 Localisation et mesure de l'activité des enzymes206
11.3.1 Mise en évidence d'une enzyme marqueur en microscopie
électronique : exemple de la phosphatase acide des lysosomes206
11.3.2 Détection d'une enzyme marqueur par spectrophotométrie :
exemple de la phosphatase acide des lysosomes206
11.4 Marquage radioactif et localisation210
11.4.1 Technique de marquage en «pulse»210
11.4.2 Mesure de radioactivité211
11.4.3 Autoradiographie211
11.5 Les anticorps au service de la recherche en biologie cellulaire212
11.5.1 Marquage de structures cellulaires212
11.5.2 Structure des molécules d'anticorps214
11.5.3 Immunohistochimie et immunocytochimie215
11.5.4 Anticorps monoclonaux219
11.6 Marquage par analogie et marquage d'affinité222
11.7 La méthode FRAP223
12 Transport des molécules vers la surface cellulaire
et libération en dehors de la cellule (exportation)
225
12.1 Le principe du transport vésiculaire225
12.2 Généralités concernant la libération de substances (sécrétion)228
12.3 Exocytose231
12.3.1 Exocytose non stimulée232
12.3.2 Exocytose stimulée233
13 Le «marché de l'import» et la capture de substances
243
13.1 Endocytose et phagocytose243
13.2 Endocytose véritable245
13.3 Phagocytose251
13.4 Transcytose251
14 Les lysosomes et le recyclage des déchets comme moyen
de se préserver du vieillissement
255
14.1 Qu'est-ce qui caractérise les lysosomes ?255
14.2 Destination de plusieurs voies de transport - La biogenèse
des lysosomes260
14.3 Les vacuoles des plantes, des lysosomes d'un type particulier267
15 Organites cellulaires très variables : réticulum endoplasmique
lisse, gouttelettes lipidiques et glycogène
271
15.1 RE lisse et gouttelettes lipidiques271
15.2 Glycogène274
16 Peroxysomes, reliques d'un passé plus sombre ?
277
17 Le cytosquelette, soutien et base du mouvement
281
17.1 Les composants du cytosquelette281
17.2 Microtubules283
17.2.1 Instabilité dynamique des microtubules et modification
par des toxines284
17.2.2 Fonctions des microtubules286
17.3 Microfilaments293
17.3.1 Composants moléculaires et organisation des microfilaments293
17.3.2 Fonction des microfilaments297
17.4 Filaments intermédiaires308
18 Locomotion des cellules
311
18.1 Mouvements de nage (cils, flagelles)311
18.2 Mouvements de reptation (mouvements amiboïdes,
chimiotactisme)319
18.3 Vitesses des processus cellulaires dynamiques324
19 Le cytosol est plus qu'une substance de base inerte
327
19.1 Glycolyse329
20 Les mitochondries, l'usine de la cellule
333
20.1 Aspects structurels333
20.2 Aspects fonctionnels337
20.3 ADN mitochondrial et synthèse des protéines :
une «semi-autonomie»346
20.4 Biogenèse347
21 Les chloroplastes, «collecteurs de l'énergie solaire»
dans les cellules végétales
351
21.1 Organisation et fonction des chloroplastes352
21.2 Biogenèse des chloroplastes363
22 Cohésion des cellules dans un tissu
367
22.1 Groupement des cellules en tissus367
22.1.1 Tight junctions372
22.1.2 Ceinture d'adhésion et contacts focaux373
22.1.3 Desmosomes ponctués et hémidesmosomes375
22.2 Le complexe de jonction377
22.3 Interactions cellule-cellule sans filaments associés377
22.3.1 Adhésion générale cellule-cellule et cellule-matrice377
22.3.2 Gap junctions380
22.3.3 Plasmodesmes380
22.4 Retour sur les jonctions cellule-matrice384
22.5 La matrice extracellulaire (substance intercellulaire)384
22.6 Synapses chimiques389
23 Cycle cellulaire, division nucléaire et division cellulaire
391
23.1 Cellules somatiques (cellules de l'organisme)391
23.1.1 Cycle cellulaire391
23.1.2 Le fuseau mitotique396
23.1.3 Mitose et cytokinèse (division nucléaire et cellulaire)398
23.1.4 Cytokinèse404
23.1.5 Régulation du cycle cellulaire405
23.2 Cellules sexuelles409
24 Signaux externes parvenant au noyau et processus cancéreux
413
24.1 Différents récepteurs de la surface cellulaire
envoient des signaux au noyau414
24.2 Perspective sur les phénomènes de cancer418
24.3 Apoptose421
25 Particularités des cellules végétales comparées aux cellules
animales
425
25.1 Organisation interne de la cellule végétale425
25.2 Rôle particulier des peroxysomes chez les végétaux430
25.2.1 Biogenèse430
25.2.2 Fonctions431
25.3 La paroi cellulaire434
25.3.1 Composants chimiques435
25.3.2 Biosynthèse et agencement des couches435
25.3.3 Transport de l'eau dans la paroi436
25.3.4 Structures particulières437
25.4 Division cellulaire et différenciation chez les végétaux438
25.5 Capacités inattendues de la cellule végétale441
25.6 Retour sur les cellules végétales et animales : une comparaison445
26 Virus
453
27 Évolution des cellules
463
27.1 Évolution prébiotique463
27.2 Les premières cellules469
27.3 Le problème de l'oxygène472
27.4 Le cheminement vers les cellules supérieures476
27.5 L'hypothèse de la symbiose au banc d'essai481
27.6 Comment l'évolution de la cellule se poursuit-elle ?486
Index
491