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Cet article est avancé, il se peut donc que tu n'aies besoin de connaître qu'une ou quelques-unes des mesures suivantes.
Mesure de la masse cellulaire
Comme son nom l'indique, la masse cellulaire fait référence à la masse d'une seule cellule ou d'un groupe de cellules. Pour mesurer la masse cellulaire, il ne suffit pas de placer ton échantillon sur une balance normale, car les cellules vivantes se situent dans la plage des picogrammes. Au lieu de cela, les chercheurs utilisent une picobalance spécialisée qui utilise un cantilever, une structure contenant une poutre ou un élément horizontal soutenu uniquement par une extrémité. En attachant tes cellules à l'une des extrémités, tu peux quantifier le changement de masse et calculer la masse de la cellule.
Grâce à cette technologie de picobalance, les chercheurs ont montré que la masse des cellules de fibroblastes murins varie de 12 à 15 picogrammes.
Mesure de la confluence cellulaire
Laconfluence cellulaire est un pourcentage d'une surface donnée couverte par des cellules. Cette méthode évalue la croissance de tes cellules cultivées au fil du temps, et cette propriété peut être mesurée par des méthodes visuelles ou automatisées.
Les estimations visuelles s'avèrent subjectives et introduisent une variabilité inhérente. Cette méthode consiste à prendre une image de ton échantillon de cellules et à estimer combien de cellules couvrent une surface donnée. Cependant, la mesure de la confluence par des moyens automatisés est l'option préférée des scientifiques, car cette méthode renvoie des données précises et est plus rapide que les estimations visuelles. Les machines telles que Solentim Cell Metric peuvent déterminer la confluence en prenant une image de ton échantillon et en analysant la surface des cellules adhérentes.
Fig. 1 - Quatre différents niveaux de confluence des cellules au microscope
Mesure de la taille des cellules
La mesure de la taille des cellules est souvent effectuée à l'aide d'un graticule (également appelé réticule), qui contient une échelle de 100 divisions sur l'oculaire d'un microscope optique. Un micromètre de platine, une lame contenant une échelle d'une longueur connue, doit être utilisé pour calculer combien de micromètres sont contenus dans une division du réticule. Une fois ce calcul effectué, tu peux mesurer la taille de n'importe quelle cellule.
Un graticule est un appareil qui contient une échelle de 100 divisions et qui est placé sur l'oculaire du microscope. Un micromètre de platine est une lame contenant une échelle de longueur connue qui permet de calibrer un réticule.
Étalonnage du réticule
Comme nous l'avons mentionné plus haut, tu as besoin d'un micromètre de scène pour étalonner ton réticule. Voici les étapes à suivre :
- Choisis le grossissement le plus faible sur ton microscope.
- Place un micromètre de platine sur la platine du microscope.
- Place un réticule dans l'oculaire du microscope de façon à ce que ses divisions s'alignent sur l'échelle du micromètre de scène (il est utile d'aligner les zéros ensemble).
- Compte le nombre de divisions du réticule qui s'alignent sur le micromètre de la platine.
- Calcule les micromètres d'une division sur le réticule.
Fig. 2 - Trois champs de vision sont représentés sur cette figure. A) Un réticule d'oculaire B) Des cellules superposées et un réticule d'oculaire C) Un micromètre et un réticule d'oculaire
Suppose que tu utilises un graticule qui contient 100 divisions, un micromètre à platine qui contient 100 divisions de 10 μm et un grossissement de 4x. Supposons que toute la longueur du réticule s'étende sur seulement 20 divisions du micromètre de scène. Ainsi, la longueur totale du réticule est de :
20 divisions x 10 μm = 200 μm.
C'est-à-dire que 100 divisions de graticule représentent 200 μm et donc :
1 division de graticule = 2 μm.
Cette valeur représente ton facteur de grossissement, et tant que tu utilises le même grossissement sur ton microscope, tu peux mesurer la longueur de tes spécimens dans ton échantillon. Si tu as mesuré la longueur de tes cellules à 2 divisions de graticule, alors nous pouvons calculer la véritable longueur des cellules en utilisant l'équation suivante :
Taille réelle (μm) = nombre de divisions du graticule x facteur de grossissement.
Dans ce cas, la taille réelle de la cellule est de 2 x 2 = 4 μm.
Mesure du volume des globules rouges
Ton sang contient de nombreuses autres cellules et composants en plus des globules rouges. Ces composants comprennent les plaquettes, les leucocytes et le plasma. Le volume de globules rouges décrit le rapport ou le pourcentage de globules rouges par rapport au volume de sang total ; il est plus communément appelé hématocrite. Chez les adultes en bonne santé, cette valeur doit être comprise entre 40 et 48 %.
Fig. 3 - Contenu séparé d'un échantillon de sang
Les patients se font prélever du sang dans les cliniques et les hôpitaux, et les analyseurs d'hématologie automatisés renvoient le taux d'hématocrite.
Un faible taux d'hématocrite indique un pourcentage anormalement bas de globules rouges et que le patient peut souffrir :
- hémorragie
- d'une anémie
- Défauts de la moelle osseuse
Un taux d'hématocrite élevé indique un pourcentage anormalement élevé de globules rouges et que le patient peut souffrir :
- Déshydratation
- Polyglobulie (Polycythaemia vera)
La déshydratation peut provoquer une augmentation du taux d'hématocrite car elle entraîne une diminution du taux de plasma. Comme le pourcentage de plasma diminue mais que le nombre de globules rouges reste le même, le rapport hématocrite augmente.
La polyglobulie vera est une maladie du sang dans laquelle la moelle osseuse d'un individu fabrique trop de globules rouges. Cette maladie est causée par des mutations du gène JAK2 et rend le sang de l'individu trop épais, ce qui l'expose aux caillots sanguins et aux accidents vasculaires cérébraux.
Fig. 4 - Les personnes atteintes de polyglobulie véra ont trop de globules rouges dans le sang.
Mesure de la migration cellulaire
La migration cellulaire décrit le taux de motilité des cellules. Cette mesure est essentielle car la motilité est impliquée dans des processus importants tels que le développement des tissus et les réponses immunitaires. Il existe différents types de tests que les chercheurs utilisent pour mesurer la migration cellulaire, tels que :
- Les essais de grattage à la pipette (également appelés essais de fermeture de plaie).
- Essais d'invasion Transwell (également appelés essais en chambre de Boyden modifiée)
- L'imagerie en direct
Ici, nous nous concentrerons sur l'essai de grattage à la pipette et l'essai transwell.
Le test de grattage à la pipette consiste à créer manuellement une plaie à l'aide d'une pipette dans une culture cellulaire. Les cellules qui se trouvent sur le bord de la nouvelle plaie vont migrer vers l'espace sans cellules. Des images sont prises à intervalles réguliers pendant toute la durée de l'essaipour calculer le taux de migration des cellules.
Le test d'invasion transwell implique une chambre contenant une couche supérieure et une couche inférieure séparées par une couche perméable recouverte de protéines de la matrice extracellulaire, comme le collagène. Les cellules sont ensemencées ("plantées") sur la couche supérieure tandis que la couche inférieure est remplie d'un milieu contenant un chimioattractant. Au fil du temps, les cellules migrent à travers la membrane, et le taux de migration des cellules est calculé en comptant les cellules migrantes à l'aide d'un lecteur de plaques.
Un chimioattractant est un produit chimique qui induit la motilité des cellules en fonction de son gradient chimique. Les cellules peuvent migrer en s'éloignant ou en se rapprochant du gradient chimiotactique.
Mesure de la densité cellulaire
La densité cellulaire d'une seule cellule fait référence à son rapport masse/volume. Les chercheurs utilisent souvent cette mesure pour surveiller la progression de processus tels que la prolifération cellulaire et l'apoptose.
Un capteur de masse microfluidique (MMS) mesure la densité cellulaire, également appelé résonateur à microcanaux suspendus (SMR). Cette machine peut contenir deux fluides de densités différentes ; un fluide étant les cellules étudiées et l'autre fluide étant plus dense. La densité du fluide et la masse flottante des cellules sont calculées, ce qui permet à la machine de calculer la densité d'une seule cellule.
La densité du fluide décrit la masse du fluide dans un volume donné, tandis que la masse flottante de la cellule fait référence à la variation de la masse du cantilever lorsqu'une cellule se déplace dans un canal. Ces mesures sont hors de ta portée, tu n'as donc pas besoin de connaître ces définitions en détail !
Mesure du métabolisme cellulaire
Le métabolisme cellulaire désigne la somme de tous les processus biochimiques qui se produisent dans une cellule, y compris les réactions cataboliques et anaboliques. Ces processus comprennent la respiration cellulaire, la synthèse des protéines et le trafic cellulaire. En particulier, les réactions métaboliques changent et s'écartent de la norme dans les états pathologiques. Comme tu peux peut-être l'imaginer, de nombreuses réactions se produisent simultanément ; nous allons examiner quelques exemples.
Lesréactions cataboliques décrivent la décomposition de molécules complexes en sous-unités plus petites et la libération d'énergie. En revanche, les réactions anaboliques impliquent la construction de molécules complexes à partir de sous-unités plus petites et la consommation d'énergie.
Métabolisme de la proinsuline
La proinsuline est la molécule précurseur de l'hormone la plus connue, l'insuline. La proinsuline est divisée en deux sites pour donner naissance à l'insuline, qui régule l'absorption cellulaire du glucose. Chez les personnes en bonne santé, seules des quantités infimes de proinsuline non divisée sont libérées dans le sang. Cependant, les chercheurs ont découvert que des niveaux élevés de proinsuline non divisée en circulation indiquent une résistance à l'insuline, en particulier dans le cas du diabète de type II.
Les kits ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay) mesurent les niveaux de proinsuline non fractionnée dans les échantillons cliniques. Ces tests utilisent des anticorps et des technologies basées sur la fluorescence pour quantifier le niveau de protéines dans un échantillon. En utilisant ces kits, tu peux mesurer les niveaux de proinsuline circulante pour surveiller le métabolisme de la proinsuline.
Consommation d'oxygène
L'oxygène est un substrat clé de la respiration aérobie, et le taux de consommation d'oxygène est un excellent indicateur de l'état d'une cellule. Par exemple, un faible taux de consommation d'oxygène peut indiquer un dysfonctionnement des mitochondries. Dans les laboratoires, les chercheurs utilisent des automates pour calculer le taux de consommation d'oxygène.
Les appareils, tels que l'analyseur de flux extracellulaire Seahorse, quantifient la respiration mitochondriale en indiquant le taux de consommation d'oxygène. En utilisant des fluorophores sensibles au pH, tout changement dans la concentration d'oxygène est détecté, et le taux de consommation d'oxygène est suivi dans le temps.
Mesurer les cellules - Principaux enseignements
La masse cellulaire peut être quantifiée à l'aide de la technologie de la picobalance.
La confluence cellulaire peut être mesurée par des moyens automatisés : une machine prend des images de tes cellules adhérentes et calcule le nombre de cellules présentes dans une zone donnée.
La taille des cellules peut être mesurée à l'aide de la microscopie optique et de l'étalonnage du réticule.
Le volume des globules rouges, également connu sous le nom d'hématocrite, peut être mesuré à l'aide d'analyseurs d'hématologie et indique la santé du patient.
D'autres mesures cellulaires, telles que la migration, la densité et le métabolisme des cellules, peuvent être mesurées et contrôlées à l'aide de kits de dosage et de machines spécialisées.
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