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Technique d'étude de la cellule - 1er s

Classe:

Première

Thème:

1 Organisation de la cellule

Introduction

L'histologie étymologiquement est la science des « tissus ».

Elle permet de connaitre et de comprendre l'organisation et le fonctionnement des cellules.

L'étude des cellules est longue et complexe ; processus qui nécessite les étapes suivantes : prélèvement, fixation, coloration, observation aux microscopes.

I. Les types de prélèvements

Ils sont d'ordre cytologique et tissulaire.

A. Les prélèvements cytologiques :

Les cellules isolées ou amas de cellules peuvent être obtenus à partir de :

$-\ $ Liquide spontanément émis : c'est le cas des urines des crachas, du sang, du pus excrétable par pistule.

$-\ $ Les cellules desquamantes : spontanément obtenus par raclage, brossage á partir d'organes comme la peau, la joue interne, le col de l'utérus, le nez, les voies respiratoires et biliaires.

$-\ $ Le ponction à l'aiguille : d'un liquide (liquide céphalorachidien, le kyste) ou d'un organe ou d'une tumeur (ganglions, nodules thyroïdien).

B. Les prélèvements histologiques :

Ils sont effectués selon trois modalités : la biopsie, les pièces opératoires et l'autopsie.

$\surd\ $ La biopsie : elle consiste à prélever un fragment de tissu sur un être vivant en vue d'un examen anatomo-pathologique au niveau d'organes externes ou internes.

La biopsie s'effectue en plusieurs modalités :

$-\ $ Par ponction à l'aide d'une aiguille ou d'un trocart au niveau de l'organe en question (foie, rein...)

$-\ $ Par biopsie chirurgicale après anesthésie locale ou générale.

$-\ $ Au cours d'une endoscopie : la pince est dans ce cas montée sur l'endoscopie (appareil chirurgicale qui permet de visualiser des opérations chirurgicales ou simplement d'observer des organes internes).

$\surd\ $ Les pièces opératoires on peut obtenir des tissus à partir des pièces opératoires par exérèse (extraction ou retranchement d'un élément étranger ou nuisible du corps humain) partielle ou complète d'un ou de plusieurs organes.

$\surd\ $ L'autopsie : elle correspond à un examen anatomo-pathologique pratiquer pour un cadavre.

N.B :

Le prélèvement des cellules végétales est plus facile.

Il peut se faire à partir des feuilles, des organes...

II. Les techniques de fixation et de coloration

A. La fixation des cellules

1) Définition

Le but de la fixation est de maintenir ou de conserver le prélèvement dans un état aussi proche de l'état vivant.

Lors du prélèvement, les cellules déversent des enzymes qui peuvent provoquer leurs morts (autodigestion ou autolyse).

De même à l'air libre certains prélèvements peuvent être contaminés par des bactéries qui vont entrainer leur putréfaction.

Ainsi les modes d'action des fixations sont :

L'inhibition de l'autolyse, l'inhibition de la putréfaction, l'inhibition des constituants cellulaires ou tissulaires pour leurs études.

2) Les types de fixations

a) Les fixateurs chimiques

Ce sont des composés qui font précipiter ou coaguler les macromolécules. Les fixateurs chimiques peuvent être simples :

Exemple :

formol, alcool éthylique, acide acétique, acide picrique...

Ils peuvent aussi être Composés :

Exemple :

mélange de Bouin (acide acétique $+$ formol $+$ acide picrique $+$ eau), le mélange de carnoy.

b) Les fixateurs physiques

Les plus utilisés sont l'azote liquide $(-196^{\circ}C)$ et la neige carbonique $(-60^{\circ}C).$

N.B :

Les fixateurs les plus communs à microscope optique et les plus utiliser dans le monde sont le Formol $(4\%)$, Formaldéhyde $(10\%).$

Les fixateurs maintiennent normal les cellules en reliant les groupements des protéines des cellules.

B. Les techniques de coloration

1) Le principe

Les tissus de l'organisme ne sont pas spontanément colorés.

Cette caractéristique naturelle rend leur observation difficile.

Les colorants présentent des composants acides ou basiques en milieu aqueuse qui forment des sels avec des radicaux ionisés.

Les composants acides colorent les zones tissulaires basophiles alors que les composants basiques colorent ceux acidiphiles.

2) Les tissus de colorant

a) Les colorations de BRACHET et FEULGEN :

$\bullet\ $ Le test de BRACHET

Il consiste a placé l'échantillon dans un mélange de vert de méthylène-pyronine pendent quelques minutes $(2\,mm)$ puis à rincer l'échantillon dans l'eau.

Les verts de méthylène colorent $l'ADN$ du noyau en vert et la pyronine colore $l'ARN$ en rose.

$\bullet\ $ Le test de FEULGEN

Il consiste à mettre l'échantillon dans un tube contenant de $HCL$ puis placer dans un bain mari (permet la conservation en une température donnée) a $600^{\circ}C$ pendent $10\,mm$ et enfin à le récupérer et le plonger dans le réactif de SCHIFF.

$L'ADN$ se colore en rase.

b) La coloration hématéine-éosine-safran $(HES)$

C'est la coloration la plus utilisée dans l'histopathologie, on l'utilise également en hématologie.

L'hématéine est une substance basique qui colore $l'ADN$ du noyau en violet.

L'éosine est une substance acide qui colore les protéines cytoplasmiques en rose.

Le Safran colore les fibres calogènes en jaunes.

c) La coloration may-grunwald-giémisa $(MGG)$

Elle est utilisée en hématologie avec les frottis sanguins, les ponctions inflammatoires et les coupes d'organes hématologiques et lymphoïdes.

$$\begin{array}{|c|c|c|} \hline &MGG&\text{Hématologie}\\ \hline &\text{Basophile}&\text{Bleu}\\ \\ \text{Polynucléaires}&\text{Eosinophile}&\text{Orange}\\ \\ &\text{Neutrophile}&\text{Rose}\\ \hline \end{array}$$

d) La coloration de PAPANICOLAOU

Elle est de routine en cytologique et en gynécologique.

$$\begin{array}{|c|c|} \hline \text{Noyau}&\text{Coloration}\\ \hline \text{Cytoplasme des cellules profondes}&\text{Bleu}\\ \hline \text{Cytoplasme des cellules superficielles}&\text{Rose}\\ \hline \end{array}$$

III. Les techniques de séparation des constituants

Les principales techniques de séparation des constituants cellulaires sont : la centrifugation, la chromatographie et l'électrophorèse.

1) La centrifugation

Elle est une technique qui utilise la force centrifuge (qui éloigne du centre) ou de centrifugation pour séparer les différents composants d'un mélange.

La force de centrifuge est conduite par la rotation du récipient (centrifugeur).

L'augmentation de la vitesse de centrifugation permet une séparation plus nette des différents constituants du mélange et surtout des macromolécules.

On parle d'ultracentrifugation.

Elle consiste à verser les mélanges hétérogènes dans le ou les tubes à essai puis à les soumettre en rotation.

Sous l'effet de la force centrifuge, des particules sont expulsées dans le fond du tube à essai.

Il existe deux types de centrifugations :

$\surd\ $ La centrifugation différentielle

Elle permet de séparer les particules en fonction de leur taille par une succession de centrifugation en des temps et des accélérations croissantes.

$\surd\ $ La centrifugation en gradient de densité

La vitesse de sédimentation d'une particule est en fonction de la différence entre sa densité et celle du milieu ambiant.

Dans ce tube de centrifugation, le gradient de centrifugation du milieu ambiant peu changer en modifiant le produit chimique de la solution.

$\surd\ $ Calcules de la vitesse de rotation pour une centrifugeuse précise :

Le nombre $g$ est la force requise pour obtenir une centrifugation optimale.

Il est nommé aussi force centrifuge relative $(RCF).$

La relation qui existe entre la vitesse et la rotation exprimé en tours ou en rotation par minutes $(RTM)$ ; la force centrifuge la distance entre le centre du rotor et le fond du tube $(r)$ est décrite par la formule suivante :

$$RTM=1000\surd\;RCF/r\times 1.118$$

Pour appliquer la formule de calcul on doit :

$-\ $ identifier la $RCF$ en se référant aux indications fournies par le fabriquant du tube.

$-\ $ identifier le rayon du rotor de la centrifugeuse, car constatant le mode d'emploi ou en le lisant directement sur le rotor.

Exercice d'application

Le rayon de rotation d'un rotor est de $86\,mm.$

Quelle vitesse faudrait-elle programmer la centrifugeuse pour l'accélération de $1300\,g.$

Résolution

$\begin{array}{lcl} Rtm&=&1000\surd\;RCF/r\times 1.118\\ &=&1000\surd\;1300/86\times 1.118\\ V(rtm)&=&1000\surd\;1300/96.148\\ V(rtm)&=&3677.1\,g\cdot mm \end{array}$

2) La chromatographie

Elle permet de séparer les éléments d'un mélange ou d'un solvant appelé phase mobile à partir d'un support solide dit phase fine ou stationnaire.

Le principe de la chromatographie repose sur le déplacement différentiel des constituants du mélange sur la phase fine ou solide.

En effet ces constituants parcourent ces phases proportionnelles à leurs caractéristiques intrinsèques (poids, taille...) ou à leurs affinités avec la phase stationnaire (selon la polarité).

En fonction de la nature surtout de la phase mobile, on distingue la chromatographie en phase liquide $(CPL)$ et la chromatographie en phase gazeuse $(CPG).$

3) L'électrophorèse

Elle est une technique de séparation et d'analyse basée sur la migration différentielle des éléments du mélange.

Le principe est le suivant :

$-\ $ Les échantillons sont déposés dans des puits préfabriqués au sommet du gel.

$-\ $ Le tampon est le même dans les réservoirs du haut en bas $(pH=9)$ pour que toutes les protéines aient une charge négative.

$-\ $ Un courant électrique continue parcourt le gel pendent la durée de migration (ainsi puisque les protéines ont même charges, leur migration dépendra uniquement de leurs poids).

$-\ $ Après migration, le gel est retiré et les bandes de protéines sont visualisées par :

$-\ $ Coloration de bleu de Coomasie

$-\ $ Coloration de nitrate d'argent

IV. Traçage radio-actif

C'est une technique de marque consistant à une association d'une molécule vectrice et d'un marqueur radioactif.

Le marqueur radioactif est un atome au noyau instable à cause d'un excès de protons, de neutrons ou les deux.

Ainsi elle émet des rayons gamma qui permettent de préciser sa localisation, le traceur est choisi par sa capacité à se fixer préférentiellement dans tel ou tel type de tissu ou son aptitude à mettre en évidence tel ou tel pathologie.

C'est le cas de l'iode qui a tendance à se concentrer sur la thyroïde : l'iode entre dans la formation des hormones thyroïdiennes, ainsi le marquage par l'iode du radioactif permet de vérifier le fonctionnement de la thyroïde, de suivre le chemin des molécules formées.

C'est le cas aussi du glucose qui permet de détecter les cellules tumorales. Ces cellules consomment beaucoup de sucre.

Ainsi on peut les mettre en évidence en marquant une substance voisine du glucose appelé fluoro désoxyglucose $(FDG).$

D'autres radios traceurs sont utilisés : il s'agit du sodium radioactif $\left(Na^{23}\right)$, du carbone radioactif $\left(C^{14}\right).$

V. Les microscopes

L'étude de la structure de la cellule nécessite son observation.

Celle-ci est délicate du fait de la petite taille des éléments de la cellule.

Ainsi, elle nécessite alors des microscopes. On distingue deux types de microscopes : le microscope optique et le microscope électronique.

1) Les microscopes optiques

Ils sont des instruments optiques grossissants, munis d'un objectif et de l'oculaire qui permet de grossir l'image d'un objet de petite taille et donc on examine des détails invisibles à l'œil nu.

Il est utilisé en biologie pour observer des cellules et des tissus et en pétrographie (science qui étudie les roches minérales), pour reconnaitre des roches en métallurgie pour analyser la structure d'un métal.

a) Les parties du microscope optique

Il y a la partie optique et la partie mécanique.

$\bullet\ $ La partie mécanique : elle est constituée de :

$-\ $ du socle ou pied : il supporte l'appareil

$-\ $ La potence : elle permet de tenir l'appareil

$-\ $ La platine : elle permet de recevoir la préparation, elle est percée d'un trou à son centre et est muni de deux valets qui fixent la préparation.

$-\ $ Le révolver : il possède les objectifs

$-\ $ Le (s) tube (s) portent l'oculaire (s)

$\bullet\ $ La partie optique

$-\ $ Les oculaires : ils sont munis de grossissement

$-\ $ Les objectifs : ils sont également munis des lentilles (grossissements) qui permettent d'agrandir la préparation.

$-\ $ La source lumineuse est constituée d'une lampe ou d'un miroir.

b) Principe de fonctionnement du $MO$

La lumière composée de photons passe à travers le condensateur qui concentre le flux lumineux en rayons lumineuses.

La lentille d'un objectif permet un premier agrandissement entre $x40$ ; $x200$ et $x150$ (en fonction de l'objectif) puis la lentille de l'oculaire qui permet un deuxième agrandissement en générale $x4.$

Ainsi l'œil reçoit une image agrandie

L'agrandissement final (grossissement) est le produit des deux grossissements.

$$\text{Grossissement}=G.\text{ de l'objectif}\times\;G.\text{ de l'oculaire}$$

2) Les microscopes électroniques

Les microscopes optiques ne permettent pas de voir des objets de tailles $<0.02\,Um$ contrairement au microscope électronique.

Ce dernier utilise à la place de la lumière un rayonnement électronique (électrons). Il existe deux types de microscopes électroniques :

$-\ $ Le microscope électronique a transmission $(MET)$

Le pouvoir de séparation du $MET$ $($de $2$ nanomètres a $0.02$ nanomètre$)$ est théoriquement $40000$ fois supérieur à celui du $MO$ et $2$ million de fois de l'œil.

Le $MET$ comprend :

$-\ $ Un canon a électron

$-\ $ Un système de détection d'électrons

$-\ $ des lentilles magnétiques

$\bullet\ $ Les microscopes électroniques à balayage $(MEB)$

Le principe du balayage consiste à explorer la surface de l'échantillon et à transmettre le signal du détecteur a un écran cathodique dont le balayage est exactement électronisé et synchronisé avec celui du faisceau.

Auteur:

M. Tine

Commentaires

Zallé (non vérifié)

ven, 03/06/2020 - 15:14

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Formulaire de recherche

Introduction

I. Les types de prélèvements

A. Les prélèvements cytologiques :

B. Les prélèvements histologiques :

N.B :

II. Les techniques de fixation et de coloration

A. La fixation des cellules

1) Définition

2) Les types de fixations

a) Les fixateurs chimiques

Exemple :

Exemple :

b) Les fixateurs physiques

N.B :

B. Les techniques de coloration

1) Le principe

2) Les tissus de colorant

a) Les colorations de BRACHET et FEULGEN :

b) La coloration hématéine-éosine-safran $(HES)$

c) La coloration may-grunwald-giémisa $(MGG)$

d) La coloration de PAPANICOLAOU

III. Les techniques de séparation des constituants

1) La centrifugation

Exercice d'application

Résolution

2) La chromatographie

3) L'électrophorèse

IV. Traçage radio-actif

V. Les microscopes

1) Les microscopes optiques

a) Les parties du microscope optique

b) Principe de fonctionnement du $MO$

2) Les microscopes électroniques

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