PASS Biologie cellulaire
2e édition
Alexandre Fradagrada • Gilles Furelaud
Ediscience
Avant-propos
V
Partie 1 - Structure générale de la cellule
Chapitre 1
Cellule euraryote, cellule procaryote, virus
3
1. Différents types de cellules
4
1.1 La théorie cellulaire4
1.2 Les cellules de type procaryote5
1.3 Les cellules eucaryotes7
2. Les constituants biochimiques de la cellule eucaryote
13
2.1 Quatre grandes catégories de biomolécules13
2.2 L'eau, un constituant fondamental des cellules14
2.3 Des constituants unitaires15
2.4 L'état macromoléculaire22
3. Les virus
28
3.1 Le bactériophage T429
3.2 Le Virus de l'Immunodéficience Humaine (VIH)29
3.3 Bilan : qu'est-ce qu'un virus ?30
4. Les modèles d'étude en biologie cellulaire
30
4.1 Un modèle procaryote : Escherichia coli30
4.2 Des modèles eucaryotes diversifiés31
4.3 Des modèles viraux ?32
Entraînement
33
Chapitre 2
Méthodes d'étude des cellules
41
1. Techniques microscopiques et marquage cellulaire
42
1.1 La microscopie optique42
1.2 La microscopie électronique46
1.3 La microscopie à sonde locale49
1.4 Méthodes histochimiques49
2. Techniques basées sur la fluorescence
51
2.1 La GFP (green fluorescent protein)51
2.2 Immunofluorescence51
2.3 Cytométrie de flux51
2.4 FRET (fluorescence resonance energy transfer)53
2.5 FRAP (fluorescence recovery after photobleaching)53
5. Fractionnement tissulaire et cellulaire
54
3.1 Culture cellulaire54
3.2 Séparation subcellulaire : la centrifugation56
3.3 Séparation des macromolécules : électrophorèse et chromatographie58
4. Méthodes moléculaires
60
4.1 Mesures de concentrations intracellulaires d'ions60
4.2 Incorporation de précurseurs marqués : pulse-chase60
4.3 Techniques de transfert62
4.4 Manipulation des acides nucléiques63
Entraînement
65
Chapitre 3
Les membranes
76
1. Structure et composition des membranes
76
1.1 Une bicouche lipidique76
1.2 Les protéines de la membrane78
1.3 Le glycocalyx et son importance fonctionnelle80
1.4 La fluidité membranaire81
1.5 La synthèse des composés membranaires : quelques notions83
2. Les transports perméatifs
84
2.1 La perméabilité de la bicouche lipidique84
2.2 Les transports passifs84
2.3 Les transports actifs primaires : couplage avec la déphosphorylation de l'ATP85
2.4 Les transports actifs secondaires : couplage en symport ou antiport86
3. Les transports cytotiques (ou cytoses)
87
3.1 L'endocytose médiée par récepteur88
3.2 Divers modes d'endocytose89
3.3 L'exocytose89
Entraînement
91
Chapitre 4
Système endomembranaire et trafic intracellulaire
100
1. Le système endomembranaire
100
1.1 Le réticulum endoplasmique100
1.2 L'appareil de Golgi102
1.3 Les lysosomes105
1.4 Principes du transport vésiculaire107
2. Du cytosol a l'appareil de Golgi
110
2.1 L'acheminement au réticulum endoplasmique110
2.2 La sortie du réticulum endoplasmique111
2.3 Le transport rétrograde Golgi/réticulum endoplasmique112
3. Le transport depuis l'appareil de Golgi
113
3.1 Le réseau trans-golgien (TGN)113
3.2 L'adressage aux lysosomes113
3.3 Les vésicules de sécrétion114
Entraînement
117
Chapitre 5
Cytosol et organites intracellulaires
128
1. Le cytosol
129
1.1 Cytosol et expression de l'information génétique129
1.2 Cytosol et dégradation des protéines130
2. Les lysosomes
131
2.1 Une fonction rendue possible par la compartimentation131
2.2 L'adressage aux lysosomes132
3. Les mitochondries
132
3.1 L'adressage des protéines à la mitochondrie134
3.2 La mitochondrie, siège du métabolisme oxydatif aérobie134
4. Les peroxysomes
137
Entraînement
139
Partie 2 - La cellule et son environnement
Chapitre 6
Le cytosquelette
151
1. Les microfilaments d'actine
151
1.1 Le monomère d'actine : l'actine G151
1.2 Le filament d'actine : l'actine F152
1.3 Les fonctions des filaments d'actine156
2. Les microtubules
157
2.1 Les tubulines et la formation des microtubules157
2.2 Les microtubules et leurs protéines associées (MAP)159
2.3 Les fonctions des microtubules159
3. Les filaments intermédiaires
161
3.1 Les composants des filaments intermédiaires161
3.2 La polymérisation des filaments intermédiaires162
3.3 Les fonctions des filaments intermédiaires163
Entraînement
165
Chapitre 7
Matrice extracellulaire et jonctions cellulaires
174
1. La matrice extracellulaire
175
1.1 Les cellules productrices de la matrice extracellulaire175
1.2 Les principaux constituants des matrices extracellulaires175
1.3 Les lames basales, un cas particulier de matrice extracellulaire180
1.4 La dégradation de la matrice extracellulaire181
2. Les molécules de surface des cellules
182
2.1 Les grandes familles de molécules d'adhérence182
2.2 L'adhérence cellule-matrice extracellulaire184
3. Les jonctions cellulaires
184
3.1 Les jonctions étanches184
3.2 Les jonctions d'ancrage185
3.3 Les jonctions communicantes185
Entraînement
187
Chapitre 8
La signalisation cellulaire
197
1. Premiers messagers et récepteurs
199
1.1 Nature des premiers messagers199
1.2 Diversité des récepteurs203
2. Mécanismes d'action des médiateurs à récepteur membranaire
207
2.1 Notion de second messager207
2.2 Nucléotides cycliques : AMPc, GMPc208
2.3 Calcium et inositol triphosphate210
2.4 Les voies effectrices activées par les RTK211
3. Mécanismes d'action des hormones à récepteur nucléaire
213
3.1 Structure des récepteurs nucléaires213
3.2 Classification des récepteurs nucléaires214
3.3 Mécanismes d'action215
Entraînement
217
Partie 3 : Le noyau et l'information génétique
Chapitre 9
Le noyau
229
1. Structure du noyau interphasique
230
1.1 L'enveloppe nucléaire230
1.2 La chromatine230
1.3 La compartimentation nucléaire233
1.4 Les territoires chromosomiques234
2. Les échanges nucléocytoplasmiques
235
2.1 Les complexes de pore nucléaire235
2.2 Transport des protéines à travers le pore nucléaire236
3. Mitose et méiose
238
3.1 La mitose238
3.2 La méiose240
Entraînement
244
Chapitre 10
Caryotype et hérédité
254
1. Le caryotype
255
1.1 Les chromosomes humains255
1.2 Technique du caryotype255
1.3 Anomalies du caryotype257
1.4 Indications du caryotype en médecine261
2. Polymorphismes et mutation
261
2.1 Notion d'allèle261
2.2 Les marqueurs polymorphes261
2.3 Les mutations délétères262
2.4 Les maladies par expansion de triplets263
2.5 L'inactivation de l'X263
3. Hérédité
263
3.1 Transmission autosomique263
3.2 Transmission liée à l'X265
3.3 Transmission mitochondriale266
Entraînement
268
Chapitre 11
Le cycle cellulaire et sa régulation
275
1. Le cycle cellulaire et sa régulation
276
1.1 Les phases du cycle cellulaire276
1.2 Les effecteurs du cycle cellulaire277
1.3 Les points de contrôle du cycle cellulaire279
2. Le cas des cellules souches
284
2.1 Propriétés des cellules souches284
2.2 Utilités thérapeutiques des cellules souches285
2.3 Les cellules iPS285
2.4 Les cellules souches cancéreuses286
3. La dérégulation du cycle : le cancer
286
3.1 Oncogènes et gènes suppresseurs de tumeurs287
3.2 Virus oncogènes287
3.3 Activation de la transition G1 ->S dans les cancers288
3.4 Déficience des mécanismes de surveillance289
Entraînement
291
Chapitre 12
L'apoptose
301
1. Mécanismes moléculaires
302
1.1 Comparaison apoptose/nécrose302
1.2 Caractérisation biochimique de l'apoptose303
1.3 Les caspases304
1.4 Facteurs mitochondriaux306
1.5. Autres mécanismes de mort cellulaire308
2. Déclenchement de l'apoptose
308
2.1 Voie perforine/granzyme308
2.2 Voie des récepteurs de mort310
2.3 Voie mitochondriale310
2.4 Voie p53310
3. Rôles physiologiques et physiopathologiques
311
3.1 Rôles physiologiques311
3.2 Aspects physiopathologiques312
Entraînement
313
Lexique
325
Index
339