La Cellule, le chromosome,l'ADN

La cellule




La cellule
La cellule primordiale fut un minuscule microbe, très simple, ne possédant qu'un seul  chromosome et même pas de noyau: le procaryote, puis de nouvelles cellules apparaissent, certaines avaient une enveloppe protégeant leurs chromosomes, c'étaient les cellules à noyau: les eucaryotes.

Quelques mesures de la cellule
une cellule mesure 20 micro mètre
un globule rouge      7 micro mètre
une bactérie          1,5 micro mètre
un virus                 0,1 micro mètre

Entrer dans la cellule
L'environnement d'une cellule est un peu comme une soupe tiède plus ou moins épaisse où nageotent toutes sortes de choses chimiques qui lui serviront peut-être de nourriture, qui peuvent être des messagers, à moins que ce ne soit un des terribles virus qui attendent la moindre occasion pour l'envahir.
Des milliers  de cellules forment un organe et plusieurs organes forment un organisme.

La membrane de la cellule










La membrane
Pas moyen de tenir debout sur une surface cellulaire, c'est glissant et ça bouge sans cesse! Des boules jaunes sont des têtes de molécules de lipides elles changent de place toute les trente secondes, des bouquets de sucres s'agitent joyeusement et se déplacent partout. Parfois, une sorte de volcan émerge et crache des flots d'enzymes qui sortent de la cellule au travers de tunnels protéiques, d'autres se contentent de venir s'accrocher à des espèces d'antennes, ceux sont des messagers qui apportent quelques nouvelles. On aperçoit aussi de temps en temps une autre grosse molécule se faisant attraper et engloutir.
En fait ce n'est pas une simple enveloppe mais un import-export de la cellule.
Anatomie de la membrane
Des molécules de lipides sont disposées en deux couches, tête-bêche. Elles sont une frontière très efficace entre le cytoplasme et l'extérieur de la cellule.
On rencontre plusieurs catégories de ces molécules graisseuses, les phospholipides les plus courants les cholestérols qui rigidifient l'ensemble.
Et puis collés contre la membrane, ou la  traversant carrément, des  protéines rondes en tunnel,ou très allongées.
Les bouquets de sucre, pour communiquer avec la voisine le polysaccharides du coté  interne on retrouve d'autres protéines, il y a le cytosquelette, fait de fibres rigides et de gros tuyaux les microtubules qui donnent du volume à la  cellule.
Comment entrer dans une cellule?
Les plus grosses seront purement et simplement phagocytés.
Les  petites les gouttelettes et les protéines entrent par endocytose.
Les ions, les sucres et toutes les minuscules cellules utiliseront les canaux pour traverser la membrane.

la phagocytose
C'est le cauchemar des bactéries... Une cellule carnassière repère sa  proie c'est l'opsonisation, aussitôt elle étire des longues pseudopodes qui sont des tentacules très élastiques, puis des tas de microscopiques crochets, la membrane l'englobe très vite ou des flopées d'enzymes la digéreront. C'est de cette façon que se nourrissent les amides ou les macrophages.

L'endocytose
Des capteurs à l'intérieur de la cellule reconnaissent une particule intéressante le LDL et la fixent.
Aussitôt l'alerte est donnée, les protéines à trois bras, les triskelyons accourent par en dessous.
Il s'accrochent les uns aux autres pour former sur le point d'impact une sorte de grillage la clathrine qui s'agrandit  entraînant avec lui, vers l'intérieur, la membrane.
Plus le grillage s'agrandit plus la particule s'enfonce et se transforme en une vésicule, l'endosome, et va bientôt se  refermer complètement.
La vésicule est absorbée et entraînée vers les profondeurs du cytoplasme.
Et tout à coup, une énorme capsule, le lysonome, vient basculer notre endosome, aussitôt elle fusionne et l'agresseur déverse des enzymes acides, peu à peu le LDL est désagrégé puis expédié dans le cytoplasme.

L'appareil de Golgi
C'est un ensemble bizarre de sacs aplatis et troués qui s'empilent comme des assiettes par groupe de cinq, six ou plus. Une cellule possède généralement six à huit "piles" comme celle-ci, reliés par une tuyauterie tarabiscotée. Dans ces sacs, de belles protéines toutes neuves sont fignolées. On leurs ajoute des bouquets de sucre, on les retaille, on les associe, bref on les rend aptes au service, elles sont garnies de polysaccharides.

Ensuite, elles sont stockées dans des vésicules toutes d'exocytose puis expédiées vers l'extérieur. Mais ces protéines n'ont pas été fabriquées là, on voit des tas  d'autres petits sacs en train de rejoindre l'appareil de Golgi qui n'est en fait qu'un intermédiaire (une sorte de sous-traitant) entre la livraison et la production qui se fait dans le reticulum endoplasmique.

Le reticulum endoplasmique
Enfoui au coeur de la cellule, il est fait de sacs aplatis et empilés les uns sur les autres, communiquant par des très minces diverticules et entourant presque entièrement le noyau.
C'est donc là dedans qu'on peut trouver des protéines toutes neuves avant d'être envoyées à l'appareil de Golgi ces réticulum sont donc pleins d'enzymes, le réticulum lisse permet de faire circuler les protéines dans la molécule c'est un spécialiste de la synthèse des lipides.
On voit à la surface des membranes du réticulum ou voyageant dans le cytoplasme les polysomes ceux sont eux les constructeurs des protéines.
Le ribosome est formé de deux parties une grande et une petite, dans la petite il y a 30 à 40 protéines reliées par un bout d'ARN, dans la grande il y a plus de 40 protéines et terminées de morceau ARNm équipé d'enzymes spécialisés dans la soudure entre acides aminés: les polysomes qui sont donc composés de ribosomes et de l'ARNm.
Tout cela dans une circulation interne de la cellule, ça bouge beaucoup, des kynésines s'accrochent aux lysomes ou aux mitochondries et marchent le long des microtubules , les microtubules structurent  la cellule permettant sa rigidité et permettant d'apporter avec le déplacement de la mitochondrie l'énergie nécessaire de la cellule en utilisant l'ATP.


Où trouver de l'énergie?
Cette molécule pleine d'énergie c'est l'ATP Adénosine-Tri-Phosphate, l'ATP est un petit cousin de l'ARN comme eux il comprend une base azotée l'adenimeposphate
Mais l'ATPADPADPATP, ceci va se faire à l'aide des aliments, les graisses surtout riches mais longues à découper, les sucres, avec en vedette le glucose, le carburant préfèré des cellules.
Pour se recharger d' ATP, la cellule décompose le glucose pour prendre l'énergie c'est la glycolyse,elle consiste à découper, après plusieurs étapes animées par une douzaine d'enzymes, pour transformer un glucose en pyruvates molécule de 6 à 3 carbones, il y a eu dans cette transformation l'arrachage de quatre électrons et de quatre noyaux d'hydrogène soit 4 protons et dégagement d'énergie pour faire de l'ATP, ces protons sont utilisés dans la mitochondrie.
Chaque pyruvate importé dans la mitochondrie , un gros enzyme lui arrache deux électrons et ses  deux noyaux d'hydrogène ceci peut lui faire perde un dioxyde de carbone, à ce malheureux décapité, l'enzyme colle un bidule le coenzyme-A c'est l'ensemble de l'acetyl-COA.
Tout commence par l'accrochage du condamné à un petit acide à quatre carbones l'oxalacetate de cette union est née l'acide citrique, cet acide subit une serie de transformation (sept en tout) où  des enzymes lui arrachent à quatre reprises une paire d'électrons et bien sur des protons ou deux dioxydes de carbone sont éjectés et un ATP rechargé, la dernière transformation donne l'oxalate qui recevra bientôt un nouvel acetyl-CoA et la ronde recommence!
Donc, on a élimine trois dioxydes de carbone par pyruvate  et cinq paires d'électrons ont été récupérées, ces électrons ont été happés par les NAD et FAD (cycles de Kreebs).


La botte secrète de la mitochondrie la chaîne respiratoire.
La chaîne respiratoire est composée de cinq enzymes coincés dans la membrane interne de la mitochondrie, chacun possède  quelques atomes très attractifs pour les électrons: du fer, du cuivre, la paire d'électrons va se balader en allant de la protéine la moins attirante vers celle qui est la plus attirante et en perdant chaque fois un peu d'énergie potentielle.
A trois reprises cette énergie est récupérée pour être transbahutée de l'autre côté de la membrane pour donner une paire de protons.
C'est l'oxygène gazeux qui reste la plus attirante et empoche les paires d'électrons et capte en même temps des protons pour se transformer en eau.
Ainsi chaque glucose peut donner six molécules d'eau dont les électrons sont quasiment vidés de leur énergie potentielle.
La chaîne respiratoire est donc une formidable "usine à ATP" chaque paire d'électrons apportée par un NAD autorise la fabrication de trois ATP,  chaque pyruvate fournit assez d'énergie pour 15 ATP soit pour un glucose 30 ATP plus ceux pour la découpe de la molécule lors de la glyocolyse. Finalement chaque glucose produit 36 ATP!


Cascade électronique
Le Nad a arraché deux électrons qui appartenaient au pyruvate cette petite charge se retrouve alors déstabilisée. Un premier enzyme les capte elle possède le fer plus attractif que le NAD. C'est une réaction d'oxydo réduction celui qui se fait chiper des électrons a été oxydé l'autre qui l'a récupèré a connu une réduction ce genre de micmac entre les molécules de plus en plus attiré de l'électron c'est l'electronegativité dont la palme est l'oxygène et que chaque fois il y a perte de l'énergie potentielle.



le chromosome

L'ADN
Chacune de nos cellules les chromosomes enferment 46 bouts de ficelles: la chromatine d'une longueur de 500 mètres.
Observons cette ficelle en tirant dessus, on déroule une spirale de perles enroulées autour d'un axe formé de protéine (l'histonenucleosomes) le fil qui les relie passe deux fois autour, si on défait cette bobine,elle se disloque en 8 protéines  (histones) il nous reste un fil très mince qui mesure quelques centimètres de longueur
l'ADN, chaque brin de cette double hélice est une succession de  milliers de perles moléculaires, les nucléotides.
Le nucléotide cache un phosphate, un sucre à 5 carbones le desoxyribose accrochée à celui ci une base azotée.
On rencontre dans l'ADN 4 bases différentes: l'Adenime, la Tymine, la Guanime, la Cytosine.




Dans le noyau les chromosomes ne sont pas entremêles aléatoirement, chacun occupe un espace qui lui est propre mais le mode qu'il y conduit est peut être aléatoire.
Selon leur position au sein du noyau l'activité du gène varie,silencieux en périphérie ils sont actifs au centre.
L'organisation des chromosomes peut être modifiée lors de la différenciation cellulaire ou encore de maladie, on étudie ces espaces par des marqueurs.

L'ADN et l'ARN: une copie infidèle
Les biologistes ont comparé les séquences d'ADN et d'ARN correspondants dans les lymphocytes B de 27 individus et on identifié plus de 10 ooo sites où les deux molécules différent, environ 40 pour cent des gènes ayant au moins une erreur de transcription.
Des résultats identiques ont été obtenus avec des cellules de types différents(peau, cerveau...) une différence de transcription en un site se traduit toujours par le même remplacement, une telle constance trahit une sorte de code  ou le hasard n'a pas de place, mais il reste à déchiffrer et s'éloigne du tout ADN et attirent sur l'ARN transcrit (le transcriptome) ils dissimulent peut être des pistes pour des découvertes importantes.

Les cellules souches
De l'embryon à l'homme adulte,les sources des cellules souches sont multiples. Mais selon leur origine, ces cellules n'ont pas les mêmes capacités de transformations.
Les cellules souches embryonnaires proviennent de l'embryon conçu par fécondation in vitro. Elles sont extraites à l'intérieur de l'embryon au stade de blastocyste elles sont pluripotentes:elles sont capables de se multiplier et se différencier dans n'importe qu'elle type de cellules.
Les cellules souches pluripotentes induite proviennent à partir des cellules de la peau: celles ci sont mise après reprogramation dans un état pseudoembryonnaire par 4 gènes bien précis injectés par le biais d'un rétrovirus et incompatible avec une utilisation éventuelle chimique de ces cellules.
Le cordon et le sang du cordon ombilical fournissent des cellules souches mesenchymateuses qui peut se différencier en cellules osseuse cartilagineuse et en adipocytes et un effet d'inflammatoire
elles forment aussi pour le sang des cellules souches hématopoïétiques, à l'origine de toutes les cellules sanguines.
Chez l'homme adulte,les cellules souches les plus accessibles sont celles présentées dans la moelle osseuse, dans les muscles long dans les tissus adipeux et dans la peau.
Certaine sont multipotentes c'est a ire capable de donner plusieurs types de cellules c'est le cas des cellules souches hématopoïétiques et mesenchymateuse,d'autre son  unipotente c'est le cas des cellules souches musculaires qui se différencie en myocytes uniquement.
Sachant qu'il existe les progeniteurs, eux, sont spécialisés il ne peuvent se différencier en un seul types de cellules il produise des cellules différenciées