UE 1 - 1

Introduction au monde du vivant

Quel est la taille des cellules animales eucaryotes?

Entre 10 et 30 micromètres

Quel est la taille d’un ovocyte mâture?

200 micromètres

Quel est la taille des spermatozoïdes?

50 micromètres de longuer, 10 micromètres de largeur

Sur la diversité structurale et fonctionelle des cellules épithéliales de l’intestin.
Qu’est ce que c’est 1?

Crype

Sur la diversité structurale et fonctionelle des cellules épithéliales de l’intestin.
Qu’est ce que c’est 2?

Villosité

Sur la diversité structurale et fonctionelle des cellules épithéliales de l’intestin.
Qu’est ce que c’est 3? Quelles sont leurs caractéristiques ?

Cellules souches intestinales
- Peu nombreuses
- Sans caractère différenciée
- Fonction de renouvelement

Sur la diversité structurale et fonctionelle des cellules épithéliales de l’intestin.
Qu’est ce que c’est 4? Quelles sont leurs caractéristiques ?

Cellules de Paneth
- Fonction de défense
- Produisent les défensines (protéines antimicrobiennes qui protègent le microbiote intestinal)

Qu’est ce que sont les défensines?

Protéines antimicrobiennes qui protègent le microbiote intestinal, produites par les cellules de Paneth

Sur la diversité structurale et fonctionelle des cellules épithéliales de l’intestin.
Qu’est ce que c’est 5? Quelles sont leurs caractéristiques ?

Cellules caliciforme
- Fonction de barrière (sécrétion exocrine)
- Production du mucus
- Protection mécanique de l’intestin

Sur la diversité structurale et fonctionelle des cellules épithéliales de l’intestin.
Qu’est ce que c’est 6? Quelles sont leurs caractéristiques ?

Cellules entéro-endocrines
- Fonction endocrine (sécrétion endocrine)
- Détectent certains nutriments
- Sécretent des hormones comme la ghréline, la leptine ou le GLP1 dans le sang

Qu’est que sont les ghrélines, la leptine ou le GLP1?

Ce sont des hormones sécrétées dans le sang par les cellules entéro-endocrines.

Qu’est que c’est une sécrétion endocrine?

La sécrétion endocrine est la liberation des produits (ici hormones) dans la circulation sanguine.

Qu’est que c’est une sécrétion exocrine?

La sécrétion exocrine est la liberation des produits (ici mucus) vers l’extérieur du organisme, dans la lumière intestinale.

Sur la diversité structurale et fonctionelle des cellules épithéliales de l’intestin.
Qu’est ce que c’est 7? Quelles sont leurs caractéristiques ?

Entérocytes
- Fonction d’absorption des nutriments
- Constituent 80-85% de l’épithélium intestinal

Capacité de résolution à l’œil nu?

1 centimètre à quelques centaines de micromètres

Capacité de résolution avec un microscope photonique?

De quelques millimètres à quelques centaines (200) de nanomètres

Capacité de résolution avec un microscope électronique?

De quelques millimètres á en peu moins de 0,1 nanomètre (1A)

Comment fonctionnent les microscopes photoniques?

Ils fonctionnent selon un principe de transmission, c’est-à-dire que la lumière traverse l’échantillon à observer. Ce type de microscopie offre une résolution d’environ 300 nanomètres

Comment fonctionnent les microscopes à fond clair?

Le microscope à fond clair, couramment utilisé au collège et au lycée, fonctionne par transmission de lumière blanche à travers un échantillon fin, mais son faible contraste rend souvent nécessaire l’usage de colorations ou de techniques complémentaires pour mieux distinguer les structures cellulaires.

Quelles sont les trois manières d’observer au microscope à fond clair?

1. Observation en transmission avec coloration

   • On colore des coupes histologiques pour augmenter le contraste.

   • Cette préparation nécessite de fixer les cellules, donc elles ne sont plus vivantes (cellules mortes).

2. Observation en contraste de phase

   • Grâce à un filtre spécial, les différences d’indices de réfraction des structures cellulaires sont transformées en différences de contraste.

3. Observation en contraste d’interférence différentielle (DIC)

   • Utilise des faisceaux lumineux déphasés pour créer un effet de relief.

   • Améliore la visibilité des structures cellulaires

Comment fonctionnent les microscopes à flourescence?

Le microscope à fluorescence se distingue par sa capacité à visualiser des structures spécifiques grâce à des molécules fluorescentes. Son fonctionnement repose sur une série d’éléments optiques permettant une excitation sélective et une détection précise de l’émission lumineuse.

Quels sont les composants d’un microscopes à flourescence?

Filtre d’excitation, qui ne laisse passer qu’une bande précise de longueurs d’onde.

Cette lumière bleue est ensuite dirigée vers un miroir dichroïque, un dispositif qui réfléchit certaines longueurs d’onde tout en en laissant passer d’autres.

Ce miroir redirige la lumière vers l’échantillon, où une molécule fluorescente (qu’il s’agisse d’un fluorochrome ou d’une molécule naturellement fluorescente) a été introduite.

Cette molécule, sensible à la longueur d’onde incidente, est alors excitée, et émet une nouvelle longueur d’onde, généralement plus longue que celle d’excitation (phénomène appelé « décalage de Stokes »).

Cette lumière émise peut cette fois traverser le miroir dichroïque.

Elle passe ensuite à travers un filtre d’émission, qui ne laisse passer que la bande de longueurs d’onde correspondant à cette émission.

Enfin, l’image est observée à l’aide d’un oculaire ou d’un capteur, tel qu’une caméra.

L’objectif et les oculaires sont orientés de manière opposée afin d’assurer la formation correcte de l’image.

Quels sont les fluorochromes les plus utilisés ?

DAPI (spécifique au ADN), Fluorescéine et Rhodamine

Quelles sont les propriétés spectrales définies des fluorochromes utilisés ?

La fluorescéine et la rhodamine sont souvent couplées à des anticorps spécifiques, qui vont se fixer sur des cibles cellulaires précises

Donnez un exemple d’une protéine naturellement fluorescente et expliquez son utilisation.

La GFP (Green Fluorescent Protein) est une protéine naturellement fluorescente en vert, découverte chez certaines méduses. Grâce au génie génétique, le gène de la GFP peut être fusionné avec celui d’une protéine d’intérêt pour créer une protéine chimère fluorescente, permettant de suivre en temps réel la localisation et le déplacement de la protéine dans une cellule vivante.

Comment fonctionne le microscope confocal à balayage laser ?

Le microscope confocal à balayage laser permet d’obtenir des images tridimensionnelles en réalisant des coupes optiques successives à différents niveaux de profondeur de l’échantillon. En cumulant ces plans, il est possible de reconstruire une modélisation 3D précise des structures observées.

Quels sont les composants d’un microscope confocal à balayage laser?

Un laser monochromatique est utilisé comme source lumineuse. Il émet une lumière d’une longueur d’onde très spécifique, ce qui permet une excitation précise des fluorochromes présents dans l’échantillon.

La lumière émise est ensuite filtrée, afin de ne conserver que celle correspondant à la longueur d’onde souhaitée.

Un miroir dichroïque oriente le faisceau laser vers un plan focal déterminé dans l’échantillon.

Seule la fluorescence émise par le plan focal est captée par le détecteur, tandis que les signaux provenant d’autres plans (hors-focal) sont éliminés par un système de diaphragme.

Cela améliore considérablement la netteté et le contraste de l’image obtenue

Comment fonctionne le microscope électronique ?

La microscopie électronique permet d’atteindre des niveaux de résolution bien supérieurs à ceux offerts par la microscopie photonique. Grâce à l’utilisation d’un faisceau d’électrons comme source d’éclairage — au lieu de la lumière visible — elle permet d’obtenir une résolution de l’ordre de 0,1 nanomètre, soit quelques dixièmes de nanomètre. Cette performance exceptionnelle permet d’observer des structures intracellulaires avec une précision quasi atomique. Les échantillons doivent obligatoirement être fixés, ce qui signifie qu’ils sont inertes (morts) au moment de l’observation

Comment fonctionne le microscope électronique à transmission (MET) ?

Dans le MET, un pistolet à électrons génère un faisceau d’électrons, qui est ensuite dirigé vers l’échantillon grâce à un système de lentilles magnétiques. L’échantillon, placé sur une grille fine, doit être ultra-mince pour permettre aux électrons de le traverser. Les électrons interagissent avec les différentes structures de l’échantillon : ils sont plus ou moins retenus ou déviés selon la densité de matière qu’ils rencontrent. Ainsi, les zones denses apparaîtront plus sombres sur l’image finale, tandis que les zones moins denses seront plus claires. L’image obtenue est une vue interne en deux dimensions de l’échantillon, permettant une observation fine de l’organisation intracellulaire

Comment fonctionne le microscope électronique à balayage (MEB) ?

La MEB repose sur un principe similaire, mais au lieu de traverser l’échantillon, le faisceau d’électrons balaie sa surface grâce à une bobine de balayage. Les électrons sont alors réfléchis en fonction de la nature et de la topographie de la surface rencontrée. Cela permet de reconstituer une image tridimensionnelle (3D) de la surface de l’échantillon, révélant son relief et ses contours avec une grande précision. Ce type de microscopie est particulièrement utilisé pour l’observation de surfaces externes, comme les membranes cellulaires, les bactéries ou les virus. L’échantillon est souvent recouvert d’une fine couche d’atomes lourds (comme l’or ou le platine) afin de faciliter la réflexion des électrons et d’augmenter le contraste de l’image

Qu’est ce que la cytométrie en flux ?

La cytométrie en flux est une technique d’analyse cellulaire qui permet de compter, identifier et trier des cellules individuellement en fonction de critères physiques mesurables.

Comment les cellules sont-elles analysées en cytométrie en flux ?

Les cellules, en suspension, passent une à une dans un capillaire devant un laser. Un détecteur mesure la diffusion de la lumière provoquée par chaque cellule pour obtenir des informations sur leur taille, granularité ou contenu intracellulaire.

Quelles propriétés physiques des cellules peuvent être mesurées en cytométrie en flux ?

• Taille cellulaire (diffusion frontale de la lumière)

• Granularité ou contenu intracellulaire (diffusion latérale)

• Présence de noyaux multiples (dans certains cas)

Comment la cytométrie en flux permet-elle de visualiser différentes populations cellulaires ?

Les données sont traitées informatiquement pour produire des graphiques montrant la distribution des populations cellulaires selon les paramètres mesurés.

Comment la fluorescence est-elle utilisée avec la cytométrie en flux ?

Des fluorochromes fixés sur certaines cellules émettent des signaux détectables par des détecteurs et miroirs dichroïques, permettant de distinguer et isoler graphiquement des populations spécifiques.

Donnez un exemple d’utilisation de la cytométrie en flux avec fluorescence

Dans un prélèvement sanguin, les cellules peuvent être triées par taille et granularité, puis certaines cellules marquées avec un anticorps fluorescent anti-CD4 émettront un signal détectable, permettant d’isoler les lymphocytes CD4.

Peut-on utiliser plusieurs fluorochromes en cytométrie en flux ?

Oui, plusieurs fluorochromes peuvent être utilisés en parallèle pour étudier simultanément plusieurs sous-populations cellulaires.

Qu’est-ce que le FACS et comment fonctionne-t-il ?

Le FACS (Fluorescence Activated Cell Sorter) est un cytomètre en flux capable de trier physiquement des cellules. Chaque cellule détectée avec des caractéristiques spécifiques (taille, granularité ou fluorescence) reçoit une charge électrique, puis est déviée dans un champ électromagnétique vers un réservoir approprié, permettant d’isoler des populations cellulaires pour analyses ou cultures.

Qu’est-ce que la culture cellulaire ?

La culture cellulaire consiste à faire croître des cellules en dehors de leur environnement naturel, dans des conditions strictement contrôlées (supports stériles, incubateur conditions contrôlées 37°C, saturé en H2O, 5-10% CO2).

Quelles sont les trois grandes phases de la culture cellulaire ?

1. Ensemencement : introduction des cellules dans un milieu nutritif adapté.

2. Multiplication : période de prolifération active.

3. Repiquage : redistribution des cellules dans de nouveaux milieux pour relancer la croissance.

Qu’est-ce qu’une culture primaire et quels sont ses avantages et limites ?

La culture primaire provient directement d’un tissu vivant, proche des conditions in vivo.
Avantages : représentativité biologique élevée.
Limites : population hétérogène, certaines cellules différenciées (ex. neurones) ne se divisent plus.

Qu’est-ce qu’une lignée cellulaire et quels types existent ?

Les lignées cellulaires sont des populations homogènes issues d’une cellule unique, cultivées sur de nombreuses générations. Types principaux :

• Cellules souches : totipotentes, provenant d’embryons.

• Cellules tumorales : division massive, biologiquement anormales.

• Cellules transformées : génétiquement immortalisées pour une division infinie, utilisées pour expériences à long terme.

Quelles sont les 7 étapes du raisonnement scientifique annoncées par Claude Bernard en 1865 dans son ouvrage Médecine expérimentale ?

1. Observer attentivement : noter les faits de manière rigoureuse, sans interprétation hâtive.

2. Formuler une hypothèse : proposer une explication basée sur les observations.

3. Concevoir un protocole expérimental :

   • Contrôler les conditions expérimentales.

   • Inclure un groupe contrôle.

   • Tester preuve et anti-preuve (ex. rôle du pancréas dans l’assimilation des lipides).

4. Refaire des observations avec des outils fiables.

5. Interpréter objectivement les résultats, sans biais.

6. Énoncer une loi particulière et la généraliser (ex. fonction du pancréas chez le chien puis chez les mammifères).

7. Émettre une nouvelle hypothèse pour explorer les limites de la loi et relancer le cycle de recherche.