Étudier les cellules

Étude de la structure et de la fonction des cellules

Labiologie cellulaire est l'étude de la structure et de la fonction des cellules, de leurs interactions avec l'environnement et de leurs relations avec d'autres cellules pour former des tissus et des organismes vivants. Au sein de la discipline de la biologie cellulaire se trouve une discipline plus spécifique appelée cytologie , qui se concentre uniquement sur la structure et la fonction des cellules.

Pourquoi est-il important d'étudier les cellules ? L'étude de la structure et de la fonction des cellules nous aide à comprendre les processus biologiques qui entretiennent la vie. Cela nous aide également à identifier les anomalies et les maladies. Pour te donner une meilleure idée de l'objectif de l'étude des cellules, nous allons discuter d'exemples de la façon dont l'étude des cellules est utilisée pour diagnostiquer et traiter les maladies.

Spécialiste de l'étude des cellules

Lescytotechniciens sont des spécialistes qui étudient les cellules en faisant des expériences de laboratoire et des examens microscopiques. Lorsqu'ils étudient les cellules, ils discernent les changements normaux et les changements potentiellement pathologiques dans la cellule.

Par exemple, les cytotechnologistes qui étudient les globules rouges sont formés pour identifier les cellules en forme de C qui indiquent une drépanocytose. Ou lorsqu'ils étudient des cellules de la peau prélevées sur un grain de beauté de forme irrégulière, ils peuvent également identifier les cellules cancéreuses de la peau parmi les autres cellules de la peau.

Étude de cas sur l'anémie drépanocytaire

La forme des globules rouges sains est dite biconcave, ce qui signifie qu'ils sont ronds avec un centre dentelé. Lorsqu'ils ont une forme anormale en C, cela peut être un signe de drépanocytose.

Ladrépanocytose est un groupe de maladies héréditaires des globules rouges qui fait que leurs globules rouges deviennent rigides, collants et ressemblent à une faucille (un outil agricole en forme de C). Les cellules drépanocytaires meurent rapidement, ce qui provoque l'anémie chez les personnes atteintes de DICS. C'est pourquoi la DCC est également appelée anémie à hématies falciformes.

Un test sanguin qui recherche l'hémoglobine S, un type anormal d'hémoglobine, aide les médecins à dépister la drépanocytose. Un échantillon de sang est analysé au microscope pour rechercher un grand nombre de globules rouges drépanocytaires, qui sont la caractéristique de la maladie, afin de confirmer le diagnostic.

Pourquoi les scientifiques étudient-ils les cellules souches ?

La perte ou le dysfonctionnement de certains types de cellules dans le corps donne lieu à un certain nombre de maladies dégénératives qui sont actuellement incurables. Bien que les organes et les tissus endommagés ou défectueux soient fréquemment remplacés par des dons, il n'y a pas assez de donneurs pour couvrir la demande. Les cellules souches peuvent offrir une réserve renouvelable de cellules de donneurs pour les transplantations.

Une cellule souche est un type de cellule qui a la capacité de se développer en d'autres types de cellules dans le corps. Lorsque les cellules souches se divisent, elles peuvent générer soit de nouvelles cellules souches, soit d'autres cellules qui remplissent des fonctions spécifiques. Alors que les cellules souches adultes ne peuvent générer qu'un nombre limité de types de cellules spécialisées, les cellules souches embryonnaires sont capables de former un individu entier. Et tant que l'individu vit, ses cellules souches continuent à se diviser.

Bien que controversée, l'étude des cellules souches est très prometteuse pour mieux comprendre les processus fondamentaux du développement humain. Il est également possible d'utiliser ces cellules pour guérir toute une série de maladies et de troubles.

Ce que nous savons de la structure et de la fonction des cellules : Un petit guide d'étude

La cellule est la plus petite unité de vie : des bactéries aux baleines, les cellules constituent tous les organismes vivants. Quelle que soit leur origine, toutes les cellules ont quatre composants communs :

1. La membrane plasmique sépare le contenu de la cellule de son environnement extérieur.

2. Le cytoplasme est un liquide gélatineux qui remplit l'intérieur de la cellule.

3. Lesribosomes sont le site de production des protéines.

4. L'ADN est une macromolécule biologique qui stocke et transmet l'information génétique.

Les cellules sont généralement classées comme procaryotes ou eucaryotes. Les cellules procaryotes n'ont pas de noyau (organite membranaire qui contient l'ADN) ni d'autres organites membranaires. En revanche, les cellules eucaryotes possèdent un noyau et d'autres organites membranaires qui remplissent des fonctions compartimentées :

• L'appareil de Golgi reçoit, traite et conditionne les lipides, les protéines et d'autres petites molécules.

• Les mitochondries produisent de l'énergie pour la cellule.

• Leschloroplastes (présents dans les cellules des plantes et de certaines algues) réalisent la photosynthèse.

• Leslysosomes décomposent les parties indésirables ou endommagées de la cellule.

• Lesperoxysomes participent à l'oxydation des acides gras, des acides aminés et de certaines toxines.

• Lesvésicules stockent et transportent des substances.

• Lesvacuoles remplissent des tâches différentes selon le type de cellule.

  • Dans les cellules végétales, la vacuole centrale stocke diverses substances telles que les nutriments et les enzymes, décompose les macromolécules et maintient la rigidité.

  • Dans les cellules animales, les vacuoles aident à séquestrer les déchets.

Outre leurs organites, les cellules procaryotes et eucaryotes diffèrent également par leur taille. La taille des cellules procaryotes varie de 0,1 à 5 μm de diamètre, tandis que celle des cellules eucaryotes varie de 10 à 100 μm.

Les cellules sont peut-être petites mais elles sont fondamentales pour la vie. Les cellules du même type qui s'assemblent et remplissent des fonctions similaires constituent les tissus. De même, les tissus constituent les organes (comme ton estomac) ; les organes constituent les systèmes organiques (comme ton système digestif), et les systèmes organiques constituent les organismes (comme toi !).

Outils et méthodes d'étude des cellules

Les cellules étant si petites qu'elles sont invisibles à l'œil nu, les chercheurs utilisent des microscopes pour les étudier. Un microscope est un outil utilisé pour grossir un objet. Deux paramètres sont importants pour aborder la microscopie : le grossissement et le pouvoir de résolution.

Nous parlerons ici de deux types de microscopes couramment utilisés par les personnes qui étudient les cellules : les microscopes optiques et les microscopes électroniques.

Qu'est-ce qu'un microscope optique ?

Si tu as eu l'occasion d'utiliser un microscope au laboratoire de sciences pendant tes études, il y a de fortes chances que tu aies utilisé un microscope optique. Un microscope optique fonctionne en permettant à la lumière visible de se courber et de passer à travers le système de lentilles afin que l'utilisateur puisse voir le spécimen.

Les microscopes optiques sont utiles pour observer les êtres vivants, mais comme les cellules individuelles sont souvent transparentes, il est difficile de dire quelles sont les parties d'un organisme sans utiliser des colorants spécifiques. Nous reviendrons plus tard sur la coloration des cellules.

Qu'est-ce qu'un microscope électronique ?

Alors qu'un microscope optique utilise un faisceau lumineux, un microscope électronique utilise un faisceau d'électrons, ce qui augmente à la fois le grossissement et le pouvoir de résolution.

Un microscope électronique à balayage produit un faisceau d'électrons qui se déplace sur la surface d'une cellule pour en faire ressortir les détails. En revanche, un microscope électronique à transmission produit un faisceau qui traverse la cellule et illumine l'intérieur de la cellule pour montrer sa structure interne dans les moindres détails.

Parce qu'ils nécessitent une technologie plus sophistiquée, les microscopes électroniques sont plus grands et plus chers que les microscopes optiques.

Qu'est-ce que la coloration des cellules ?

La colorationcellulaire consiste à appliquer un colorant à un échantillon pour améliorer la visibilité des cellules et de leurs éléments constitutifs lorsqu'ils sont observés au microscope. La coloration des cellules peut également être utilisée pour mettre en évidence les processus métaboliques, distinguer les cellules vivantes des cellules mortes dans un échantillon et compter les cellules pour mesurer la biomasse.

Pour préparer un échantillon à la coloration cellulaire, il faut le perméabiliser, le fixer et/ou le monter.

La coloration des cellules peut se faire en trempant l'échantillon dans une solution de colorant (avant ou après la fixation ou le montage), en le lavant, puis en l'observant au microscope. Certains colorants nécessitent l'application d'un mordant, une substance qui interagit chimiquement avec le colorant pour créer un précipité coloré insoluble. Une fois que la solution de colorant supplémentaire est éliminée par le lavage, la teinture mordancée reste sur ou dans l'échantillon.

Les colorants peuvent être appliqués au noyau de la cellule, à la paroi cellulaire ou même à la cellule entière. Ces colorants peuvent être utilisés pour révéler des structures ou des caractéristiques cellulaires spécifiques en réagissant avec des composés organiques tels que les protéines, les acides nucléiques et les hydrates de carbone. Les colorants couramment utilisés pour la coloration des cellules sont les suivants :

• Hématoxyline - lorsqu'elle est utilisée avec un mordant, elle colore les noyaux en bleu-violet ou en brun.

• Iode - ce colorant est généralement utilisé pour indiquer la présence d'amidon dans une cellule.

• Bleu de méthylène - il est généralement utilisé pour augmenter la visibilité des noyaux dans les cellules animales.

• Safranine - elle est généralement utilisée pour contre-colorer le noyau ou indiquer la présence de collagène.