Cytobiologie

Sommaire et contenu du livre "Cytobiologie"

, TABLE DES MATIERES CHAPITRE 1. ?OLUTION DE LA BIOLOGIE Quelques faits marquants '" 24 CHAPITRE II. LES COMPOSANTS BIOCHIMIQUES DE LA MATI?E VIVANTE 28 1. Les ?ments fondamentaux s?ctionn?par le monde vivant 28 L'oxyg? 29 Le carbone 31 L'azote 33 Le calcium '" 34 Le phosphore 34 Le potassium 34 Le soufre '" 34 Le sodium 36 Le chlore 36 Le magn?um 36 Les oligo-?ments 36 2. Organisation des macromol?les 38 Les liaisons fortes (covalentes) 39 Les liaisons faibles '" .39 3. Les glucides 41 Structure du glucose .42 Structures des autres oses .43 Structures des holosides .43 Structure des H?rosides 44 Filiation des glucides .45 4. Les lipides 45 Les lipides simples .46 Les lipides complexes .47 Les lipides isopr?ques .49 5. Les aminoacides 51 6. Structure des prot?es 54 G?ralit?54 Structure primaire 55 Structure secondaire 56 Structure tertiaire .59 Structure modulaire des grosses prot?es 61 Structure quaternaire 63 Classification des prot?es 65 La classe des enzymes 65 Les coenzymes 71 7. Les acides nucl?ues 73 Biochimie ?mentaire de l'ADN 74 Structures des ARN 77 8. Modifications co et post-traductionnelles des macromol?les 79 CHAPITRE III. LES M?HODES D'?UDE DE LA CELLULE 81 1. Les techniques de routine en microscopie photonique 84 Confection d'une coupe histologique 84 Les frottis 87 Les coupes ?ong?tion 88 2. Les moyens d'?de de la cellule 88 Le microscope photonique ordinaire 88 Le microscope ?ltra-violet 89 Le microscope ?ontraste de phase 89 Le microscope ?ond noir 89 Le microscope interf?ntiel 90 Le microscope confocal 90 Les appareils d'analyse automatique 91 3. Techniques sp?ales.en microscopie photonique 92 La culture de cellules 92 Techniques d?v? de la culture cellulaire 93 L'histochimie 94 L'histoenzymologie 95 La fluorescence et l'immunofluorescence 95 L'hybridation in situ 96 L'autoradiographie '" 97 4. La microscopie ?ctronique 98 G?ralit?98 Les diverses formes de microscope ?ctronique 100 5. Les limites et les r?ltats de ces m?odes 106 6. Autres moyens d'observation 107 La diffraction aux rayons X 107 La microscopie ?ffet tunnel 107 Le microscope ?ayons X 108 La spectrom?ie de masse par ions secondaires 109 7. Les techniques biochimiques 109 Les techniques d'ultracentrifugation 1JO Les techniques de purification 1II Les m?odes d'analyse des acides nucl?ues 114 CHAPITRE IV. LES ACARYOTES G?ralit? 118 1. Les composants des virus 120 La capside 120 Les enveloppes des virus 121 Les acides nucl?ues viraux 122 La r?ication des g?mes viraux 123 2. Les virus sp?fiques des Eucaryotes 123 Les virus ?RN 123 Les virus ?DN 127 3. Les virus sp?fiques des Procaryotes 127 4. Le pouvoir pathog? des virus 128 5. La r?stance des cellules aux virus 130 6. Des formes infectieuses singuli?s 131 Les prions 131 Les viro?s 132 CHAPITRE V. BIOLOGIE ??ENTAIRE DES PROCARYOTES 133 G?ralit? Classification 133 1. Les Procaryotes vrais 134 Les Eubact?es 135 Les Spiroch?s 148 Les Mycoplasmes 149 Les Cyanophyc? 150 2. Les Arch?ct?es 151 3. Propri?s pathog?s des Procaryotes 154 Les propri?s d'invasion 154 L'organotropisme 155 Fabrication d'enzymes ?estin?extracellulaire 156 Les endonucl?es de restriction 156 CHAPITRE VI. LES EUCARYOTES 158 1. Organisation de la cellule eucaryote 160 2. Les Protozoaires actuels 162 3. Les M?phytes 164 4. Les M?zoaires 166 Les Spongiaires 168 Les Cnidaires 168 Les Vers plats : 168 Les N?thelminthes 169 Les Mollusques 169 Les Arthropodes : 169 Les ?hinodermes 170 Les Vert??170 5. Quelques Eucaryotes singuliers 170 CHAPITRE VII. LE NOYAU CELLULAIRE: SES STRUCTURES 172 Historique 173 1. Les apports de la microscopie photonique 174 Aspect g?ral 174 Les fonnes nucl?res 175 La taille 175 Le nombre 177 2. Histochimie 177 R?tion de Feulgen 178 Coloration de Brachet et m?ode d'Unna 178 Utilisation des ultra-violets, m?ode de Caspersson 178 3. La structure de la chromatine 179 La chromatine 179 Le nucl?e 183 La matrice et la membrane nucl?re 184 4. Conclusions des ?des en microscopie photonique 185 Existe-t-il une organisation spatiale du noyau? 185 La diff?nciation cellulaire s'accompagne-t-elle d'une perte de g?s? 186 5. Biochimie nucl?re 188 Prot?es histones 188 Les protamines 190 Les prot?es HMG 190 Prot?es non histones 190 6. Les apports de la microscopie ?ctronique 192 Les techniques 192 Ultrastructures apr?sections 193 Ultrastructures apr??lement 199 CHAPITRE VIII. LE G?OME NUCL?IRE 204 G?ralit?204 Variation de la quantit?'ADN 204 Nombre de g?s 205 Quelques rappels 206 D?nition d'un g? 207 Classification des g?s eucaryotes 207 Structure g?rale d'un g? 208 1. Organisation des g?s 214 Le regroupement de g?s 214 G?s en copies multiples 215 G?s mod?ment r?titifs 215 Les familles de g?s 216 Les superg?s 219 G?s uniques 220 Les pseudog?s 220 Les g?s chevauchants 221 2. Les ADN non g?ques 223 Les s?ences mod?ment r?titives 223 Les SINEs 224 Les LINEs 224 Les s?ences hautement r?titives 225 Les s?ences invers? r?t? 227 3. La plasticit?u g?me 228 La duplication de certains g?s 229 Les Amplifications 229 Les ?ments mobiles dans le g?me des Eucaryotes 232 Modifications qualitatives 234 Les recombinaisons dans le g?me 236 CHAPITRE IX. LE NOYAU CELLULAIRE: SES GRANDES FONCTIONS SOMATIQUES 239 G?ralit? 239 1. Les transcriptions nucl?res 240 Les ARN ?bor?240 D?ulement de la transcription 242 Observation de ces transcriptions 243 2. La transcription des g?s de classe II 245 G?ralit?245 Les prot?es intervenantes 245 D?ulement de la transcription 246 Les HnARN sont les pr?rseurs des mARN 248 Structure d'un rnARN mature 249 L'ablation des s?ences introniques 250 Dur?de vie des rnARN 254 Importance en pathologie fronti? 254 3. La transcription des g?s de classe 1 254 Ses particularit?255 La terminaison de la transcription 256 4. Transcription des g?s de classe III 257 Maturation des tARN ; 258 Maturation du 5,4 S rARN 258 5. La transcription chez les Procaryotes 259 6. La r?ration de l'ADN 260 7. Les relations noyau-cytoplasme 263 Importation des prot?es nucl?res 264 Exportation des ribonuc1?rot?es 265 R?lations de ces transferts 266 8. Les r?lations de l'expression du g?me 266 G?ralit?266 Aspect mol?laire de la r?lation de l'expression des g?s 267 M?nisme de l'activation sp?fique d'un g? 268 R?lation de l'expression du g?me chez les Procaryotes 269 R?lation de la transcription 270 R?lation de l'expression du g?me chez les Eucaryotes 277 CHAPITRE X. LE NOYAU ET LA DIVISION CELLULAIRE 288 Historique 288 1. La duplication de l'ADN 289 Exp?ence de Meselsohn et Stahl 289 M?nisme biochimique de la duplication 290 Preuves morphologiques 295 Duplication particuli? des t?m?s 299 2. Le cycle cellulaire 300 Les diff?ntes phases du cycle ceI1ulaire 30 1 Les modifications biochimiques des prot?es au cours du cycle 304 La r?lation du cycle cellulaire 305 3. D?ulement de la mitose 312 4. Le nucl?e au cours de la mitose 316 5. ?olution des syst?s membranaires pendant la mitose 317 Devenir de la membrane nucl?re 317 Devenir de l'appareil de Golgi 318 ?olution du r?culum endoplasmique 319 ?olution des autres organites 319 6. Les ph?m?s moteurs de la mitose 320 Les cin?phores 320 Le fuseau et les mouvements anaphasiques 321 La cytodi?se 323 Les divisions asym?iques 324 7. Le contr?des divisions cellulaires 325 Les facteurs de croissance 325 8. Les poisons du cycle cellulaire 327 Les poisons fusoriaux 327 Les poisons chromosomiques .328 Les agents physiques 328 9. Pathologie de la mitose 329 10. Quelques formes particuli?s de division 330 Endomitose et endoreduplication 330 Les mitoses tripolaires et les mitoses asym?iques 331 L'amitose 331 La pleuromitose .332 11. La mort cellulaire programm?332 Les cellules soumises ?'apoptose .333 Les g?s impliqu?dans ce ph?m? 334 Apoptose et s?scence 335 CHAPITRE XI. LES CHROMOSOMES HUMAINS 337 1. Variations des caryotypes chez les Eucaryotes 337 2. Le caryotype humain 338 G?ralit? Historique de la Cytog?tique humaine 338 R?isation d'un caryotype '" 340 Nomenclature et formulation du caryotype 340 Les techniques de bandes 342 L'h?romorphisme chromosomique dans le caryotype 349 3. Anomalies cytog?tiques chez l'Homme 350 Les mosa?es 351 Les anomalies num?ques .352 Les anomalies de structure .353 4. Anomalies cytog?tiques acquises 365 Relations entre leucemies et anomalies chromosomiques constitutionnelles 365 Autres types de cancers et alt?tions chromosomiques 366 L'examen cytog?tique en canc?logie 366 Les anomalies chromosomiques dans la leucose my?? chronique 367 5. Le caryotype humain et l'?olution des Primates 369 6. Ultrastructure des chromosomes des vert?es 373 CHAPITRE XII. LE NOYAU ET LA TRANSMISSION DES CARACT?ES H??ITAIRES 375 Histoire naturelle de la m?se 376 1. Brassage et recombinaison chez les M?zoaires: la m?se 376 Vue d'ensemble du d?ulement de la m?se 376 La premi? division .377 La seconde division 379 La dur?des processus m?tiques 380 Les cons?ences de la m?se 380 L'appariement des chromosomes 384 Mal-s??tions m?tiques 389 2. La spermatogen? humaine 395 Phase de multiplication .397 Les particularit?de la m?se 397 La sperrniogen? .401 Structure d'un spermatozo? humain .404 Les transcriptions pendant la spermatogen? .405 3. Ovogen? et m?se f?nines 405 Cin?que de l'ovogen? .406 Caract?s singuliers de la m?se chez la Femme .409 Les structures achev? en vue de la f?ndation: l'ovule mature .41 0 4. D?ulement g?ral de la f?ndation 410 G?ralit?. 410 Marche g?rale de la f?ndation .412 Pren? mitose de segmentation .415 Les ph?m?s de motilit?endant la f?ndation 416 CHAPITRE XIII. LES BIOMEMBRANES ET LE PLASMALEMME. MORPHOLOGIE ET ULTRASTRUCTURES 418 G?ralit?418 Isolement des syst?s membranaires .419 Les caract?s membranaires communs .420 1. Morphologie de la membrane plasmique 420 Approche th?ique du probl? .420 Le mod? de Singer et Nicolson 421 Les structures additionnelles .422 2. Les constituants biochimiques remarquables 424 Les lipides membranaires .425 Les prot?es membranaires .428 Les compos?glucidiques .429 3. Aspects dynamiques des membranes 429 L'asym?ie membranaire .430 La fluidit?embranaire .430 Les contr? de cette fluidit?431 4. Rotation et renouvel1ement 433 G?ralit?. 433 Vue d'ensemble du pool membranaire .433 5. Un exemple de membrane plasmique: la membrane ?throcytaire 435 6. Les diff?nciations membranaires 437 Les diff?nciations augmentant la surface d'?ange .437 Les jonctions intercellulaires 441 CHAPITRE XIV. LES MEMBRANES BIOLOGIQUES : LEURS PRINCIPALES FONCTIONS 449 1. S?ration et r?ion 450 Les prot?es d'adh?nce .451 Les ectoenzymes .455 2. Les transports transmembranaires 456 Les transports passifs .456 Les transports actifs primaires .463 Les transports actifs secondaires .469 3. Les transferts d'information par des r?pteurs 471 Notion de r?pteur .471 R?pteurs coupl?directement ?n canal ionique .473 R?pteurs coupl?aux prot?es G 486 R?pteurs ?ctivit?enzymatiques intrins?es 494 Les r?pteurs du syst? immunitaire .498 R?pteurs ?yst? de transduction inconnu .502 R?pteurs coupl??'endocytose des prot?es 502 4. Le transfert de l'information vers le cytoplasme 503 Les seconds messagers 503 Tranfert de l'information par le monoxyde d'azote 509 5. Apercu de pathologie membranaire 510 Pathologie des r?pteurs et de la transduction 510 Pathologie des transferts membranaires 511 CHAPITRE XV. MICROFILAMENTS ET MICROTUBULES­ LE CYTOSQUELETTE 514 G?ralit? 514 1. Les microfilaments d'actine 515 Morphologie 515 L'actine : sa biochimie ?mentaire .517 Les prot?es associ? ?'actine 518 Assemblage de ces composants 523 Les toxiques des microfilaments fins 525 2. Les microfilaments de myosine 525 Mise en ?dence, morphologie 525 Les myosines .525 3. Le complexe actine-myosine et la contraction musculaire 528 4. Structure du sarcom? 529 M?nisme de la contraction .530 5. Les filaments interm?aires 532 Morphologie 533 Les prot?es des microfilaments interm?aires 533 Les prot?es associ? 535 Formation d'un microfilament interm?aire 536 Les rapports avec les autres ultrastructures 537 Structures associ? .537 R? de ces microfilaments .537 6. Les microtubules 538 Morphologie 539 Les prot?es microtubulaires 540 Polarisation des microtubules 544 Formation des microtubules 545 Les organisateurs microtubulaires 546 Rapports des microtubules avec les autres ultrastructures 546 Les toxiques microtubulaires 547 7. Centrioles et d?v?centriolaires 549 Le centre cellulaire 549 Morphologie ultrastructurale 550 Renouvellement et n?formation centriolaire 551 Les d?ves centriolaires : cils et flagelles 552 8. Les prot?es fixant le calcium 556 Les prot?es ?omaine « h?ce calcium h?ce » 557 Les prot?es ?uatre domaines h?ce calcium h?ce 557 Les prot?es ?rois domaines .557 Les prot?es ?eux domaines 557 Les prot?es fixatrices de calcium et de phospholipides 558 Les prot?es de stockage du calcium 558 9. Le cytosquelette 559 Les interactions entre les ?ments du cytosquelette 561 Les fonctions du cytosquelette 562 10. Cytosquelette et pathologie 566 Pathologie de prot?es li? ?'actine 566 Myopathies de Duchenne et de Becker 566 Pathologie microtubulaire 567 CHAPITRE XVI. LES MATRICES EXTRACELLULAIRES 568 G?ralit? 568 1. Les cellules ?boratrices 569 Le fibroblaste 569 Les ost?lastes .570 Les chondroblastes 571 Autres cellules des matrices extracellulaires 571 2. Les mol?les des milieux extracellulaires 572 Les collag?s .572 Les fibres ?stiques 579 La substance fondamentale 580 Les matrices extracellulaires min?lis? 585 3. Remaniement des matrices extracellulaires 587 Contr?de la biosynth? 587 Contr?de la d?adation 588 Modifications au cours de la s?scence 589 4. Les lames basales 589 Structure, ultrastructures 589 Composition biochimique 591 R? de ces lames basales 593 5. Pathologies des matrices extracellulaires 595 L'inflammation . 595 Les maladies g?tiques 596 Les maladies acquises 596 CHAPITRE XVII. LE CHONDRIOME ET L'?ERG?IQUE CELLULAIRE 599 Rappel historique 600 1. Distribution des mitochondries chez les ?es vivants 601 2. Les mitochondries en microscopie photonique 602 Examen vital 602 Leurs formes '" 603 Leur distribution dans la cellule 604 Leur nombre 604 3. Les ultrastructures mitochondriales 605 Les ultrastructures g?rales 606 Les formes mitochondriales particuli?s 607 Les ultrastructures remarquables 609 4. Rapports avec les autres ultrastructures cytoplasmiques 611 Rapports entre elles 611 Rapports avec la membrane plasmique 612 Rapports avec le noyau 612 Rapports avec le r?culum endoplasmique 612 Rapports avec les v?cules lipidiques 612 Rapports avec le cytosquelette 612 5. Les composants biochimiques de la mitochondrie 613 La membrane mitochondriale interne 613 La matrice mitochondriale 619 Membrane externe et espace membranaire 620 6. Perm?ilit?es membranes mitochondriales 620 7. Les m?bolismes dans la mitochondrie 623 G?ralit?623 Oxydations des acides ex c?niques 623 Oxydation de l'ac?l CoA : le cycle de Krebs 624 Voies m?boliques sp?fiques 625 Les oxydations phosphorylantes 627 Int?ation des r?ltats exp?mentaux 631 8. Le g?me mitochondrial 633 Organisation g?rale du mtADN 634 Duplication et transcription du mtADN 635 Singularit?du code g?tique du mtADN 635 9. Renouvellement des composants mitochondriaux 636 Les prot?es cod? par le g?me nucl?re 636 Importance des mol?les chaperon 638 Dur?de vie des mitochondries 639 10. Biogen? des mitochondries 639 Les divisions mitochondriales 639 Phylogen? des mitochondries 640 11. Modifications pathologiques des mitochondries 641 Les formes mitochondriales inhabituelles 641 Les inclusions intramitochondriales 642 Hyperplasie mitochondriale 642 12. Les cytopathies mitochondriales 642 CHAPITRE XVIII. LES RIBOSOMES ET LE R?ICULUM ENDOPLASMIQUE 645 1. Morphologies des ribosomes 646 G?ralit?646 Ultrastructures 647 2. Composition biochimique 649 Les prot?es ribosomales 649 Les acides ribonucl?ues ribosomaux 651 Autres composants associ?652 3. Topographie des sites fonctionnels 652 4. Synth? et renouvellement des ribosomes 653 5. Les ribosomes libres et les ribosomes li?au r?culum 656 6. Le r?culum endoplasmique 657 7. Le r?culum endoplasmique granuleux (REL) 658 8. Le r?culum endoplasmique lisse 659 9. Distribution du r?culum 660 10. Rapports du r?culum avec les autres organites 660 Avec la membrane nucl?re 661 Avec les mitochondries 661 Avec les ribosomes 661 Avec les lamelles annel? 662 Avec l'appareil de Golgi 662 Avec les membranes plasmiques 663 11. Biochimie des membranes r?culaires 664 12. R? du r?culum endoplasmique 665 Voie d'excr?on de la prot?ynth? 665 Mise en place des prot?es membranaires 668 Maintien des prot?es r?culaires dans leur compartiment 671 Modifications biochimiques de prot?es 672 Les mono-oxyg?ses 673 Biosynth? des acides gras insatur?677 Synth? des phospholipides membranaires 677 Stockage du calcium 679 R?culum et m?bolisme glucidique 680 CHAPITRE XIX LES ?ABORATIONS CELLULAIRES ET LA PROT?SYNTH?E 681 1. Marche g?rale de la prot?ynth? 681 2. Le code g?tique 683 D?yptage du code g?tique 684 L'origine du code g?tique 685 3. Probl?s g?raux pos?pour r?iser la traduction 686 Les ?ments du syst? de traduction 688 4. Les diff?nts facteurs indispensables ?a prot?ynth? 694 Les facteurs d'initiation 694 Les facteurs d'?ngation 695 Les facteurs de terminaison 695 R? du GTP 695 5. D?ulement de la prot?ynth? 695 La phase d'initiation chez les Eucaryotes 695 La phase d'initiation chez les Procaryotes 698 Phase d'?ngation chez les Eucaryotes 698 Phase de terminaison 700 R?lation de la traduction 701 Inhibition de la prot?ynth? par les antibiotiques 701 6. Prot?ynth? et mol?les chaperon 702 7. Modifications co et post-traductionnelles des prot?es 704 Les ph?m?s de glycosylation 705 Phosphorylation -D?osphorylation 705 Fixation de motifs de nature lipidique ou glycolipidique 705 Modifications diverses 707 La fixation des groupes prosth?ques 707 Prot?yse s?ctive des prot?es s??es 707 Modifications non catalys? par des enzymes 708 CHAPITRE XX. L'APPAREIL DE GOLGI ET LE TRAFIC V?ICULAIRE 709 G?ralit? Historique 709 1. Morphologies 710 Microscopie photonique 710 Microscopie ?ctronique 711 Polarisation de cet appareil 715 2. Relations avec... 716 ... le r?culum endoplasmique granuleux 716 ... le syst? endosomal 716 ... les lysosomes 718 ... les microtubules 718 ... les v?cules bord? 719 3. R? 720 Fournisseur de membrane 720 Modifications posHraductionnelles des prot?es 720 4. Le trafic v?culaire 724 Les petites prot?es G 725 Formation des v?cules bord? d'origine golgienne 727 Adressage des v?cules vers leurs compartiments 728 Les moteurs des migrations v?culaires 732 Les ph?m?s d'exocytose 733 Les ph?m?s d'endocytose 738 Formation et devenir des plateaux et v?cules bord?742 Les ph?m?s de transcytose 745 5. Pathologie de l'adressage v?culaire 745 CHAPITRE XXI. LES LYSOSOMES 1. ?ude g?rale des lysosomes 747 R?rtition 747 Isolement des lysosomes 748 Fonctions g?rales 748 Morphologies 749 2. Synth? des lysosomes 749 Synth? des enzymes lysosomales 750 Synth? de la membrane lysosomale 751 Le tri et la distribution des enzymes lysosomales 752 3. ?olution des lysosomes 754 Origine des mat?els d?ad?754 Classification des lysosomes 755 4. R? physiologiques des lysosomes 757 Digestion extracellulaire 757 Lysosomes et phagocytes professionnels 758 Lysosomes et synth? hormonale 762 Lysosomes et prot?yse cellulaire 763 Lysosomes et f?ndation 764 5. Autres m?nismes d?adatifs dans la cellule 764 L'ubiquitine 765 Les prot?es calcium d?ndantes 765 Les prot?yses dans le r?culum endoplasmique 766 6. Pathologie lysosomale 766 Les maladies de surcharge ou th?urismoses 766 7. Les peroxysomes 769 Morphologie 769 Composition biochimique 769 Origine des composants peroxysomaux 771 Les fonctions des peroxysomes 773 Peroxysomes specialises 775 Pathologie peroxysomale 777 CHAPITRE XXII. ??ENTS SINGULIERS DE LA BIOLOGIE DE LA CELLULE CANC?EUSE 780 Rappel pr?minaire 780 1. Cytomorphologie de la cellule canc?use 781 Caract?stiques de la cellule canc?use en culture 782 2. La canc?gen? d'origine virale 783 Les r?ovirus tumorig?s ?RN 783 Les virus oncog?s ?DN 786 Classification des oncog?s viraux 787 D?uverte des antioncog?s 787 Fonction des oncoprot?es d?uvertes dans les r?ovirus rapides 788 Les hypoth?s propos? pour la canc?gen? virale 791 3. Chromosomes et cancers 792 L'examen cytog?tique en canc?logie 792 L'amplification de l'ADN 793 Les translocations r?proques en oncologie h?tologique 794 Les d?tions 795 4. La canc?gen? dite chimique ou physique 797 Les diff?nts types de mutation et les canc?g?s chimiques 797 LA MARCHE DE LA VIE SUR TERRE 801 1. ?olution pr?otique 802 Premi? phase 803 Deuxi? phase 805 Troisi? phase 807 2. ?olution macromol?laire 808 D?nitions des termes utilis?808 ?olution des syst?s producteurs d'ATP 809 ?olution des macromol?les 812 3. Apparition des premiers polym?s informat?17 4. Les premi?s traces de la vie 818 L'hypoth? du Prog?te 819 5. Diversification des formes de vie 819 Mise en place des plans d'organisation des M?zoaires 821 ?olution des plans d'organisation des M?zoaires 822 Formation progressive d'organes complexes 824 Conservation de syst?s archa?es 824 LEXIQUE 827 INDEX 841