Biologie Cellulaire :

La biologie cellulaire est une discipline scientifique qui étudie les cellules, du point du vue structural et fonctionnel, et les utilise pour des applications en biotechnologie.

Elle s'intéresse à l'écosystème cellulaire, c'est-à-dire à l'équilibre dynamique et auto-régulé des fonctions cellulaires, dans un contexte normal ou perturbé. Le champs de la biologie cellulaire concerne une multitude de réactions chimiques coordonnées et de mécanismes fins de régulation entre des millions de constituants micro et nanoscopiques. Ces constituants assurent durablement l'architecture et le fonctionnement de la cellule.

La pratique de la biologie cellulaire implique aussi bien la mise en œuvre de techniques simples, artisanales, que de technologies complexes du point du vue des procédés et des équipements. Selon la nature de l'élément cellulaire étudié (ex. ADN, ARN, protéine, complexe protéique, métabolite, organite, membrane…) et selon les fonctions cellulaires analysées (déplacement, métabolisme, morphologie, activité enzymatique, voie de signalisation, santé cellulaire…) différentes technologies sont choisies.

On notera que la connaissance grandissante en biologie (en parallèle d'avancées technologiques spectaculaires) associe aujourd'hui, et même parfois confond, les notions de biologie cellulaire et de biologie moléculaire, réunies alors dans l'expression "biologie cellulaire et moléculaire".

http://fr.wikipedia.org/wiki/Biologie_cellulaire

Technologies utilisées

Selon la structure cellulaire observée et la fonction cellulaire étudiée, des procédures et des matériels très variés sont employés :

Pour la culture cellulaire : milieux de culture, contenants, incubateurs, systèmes de régulation des paramètres physico-chimiques du milieu, surfaces en contact avec les cellules, cultures adhérentes et en suspension…

Pour l'analyse de l'ADN : purification, southern blot, PCR, cytogénétique, puce à ADN (biopuce)…

Pour l'analyse de l'ARN : purification, northern blot, RT-PCR, RT-qPCR, transcription in vitro, ARN interférence, puce à ARN (transcriptomique)…

Pour l'analyse des protéines: purification, ELISA, immunohistochimie, western blot,                            co-immunoprécipitation…

Pour l'analyse des métabolites : plusieurs technologies de séparation et de détection.

Pour l'analyse des organites : purification, immunohistochimie, essais enzymatiques…

Pour l'analyse des membranes : purification, technologies spécifiques des fonctions associées (ex. patch-clamp).

Pour l'analyse du déplacement (migration, invasion, adhésion, haptotaxie...) : tests spécifiques utilisant souvent la microscopie.

Pour l'analyse de la santé cellulaire (cycle cellulaire, cytotoxicité, apoptose, génotoxicité, sénescence, stress oxydant…): nombreux tests spécifiques.

On notera que différents types de microscopes et de cytomètres sont utilisés pour l'analyse de la quasi-totalité des structures cellulaires listées précédemment.

Par ailleurs, d'autres technologies du domaine de l'ingénierie cellulaire peuvent être mises à profit en Biologie Cellulaire : ADN recombinant, mutagenèse, transfert de gènes, gène rapporteur, transfert de protéines, etc.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Biologie_cellulaire#Technologies_utilis.C3.A9es

Biologie Moléculaire :

La biologie moléculaire (parfois abrégée bio. mol.) est une discipline scientifique au croisement de la génétique, de la biochimie et de la physique, dont l'objet est la compréhension des mécanismes de fonctionnement de la cellule au niveau moléculaire. Le terme « biologie moléculaire », utilisé la première fois en 1938 par Warren Weaver, désigne également l'ensemble des techniques de manipulation d'acides nucléiques (ADN, ARN), appelées aussi techniques de génie génétique.

La biologie moléculaire est apparue au xx^e siècle, à la suite de l'élaboration des lois de la génétique, la découverte des chromosomes et l'identification de l'ADN comme support chimique de l'information génétique.

Après la découverte de la structure en double hélice de l'ADN en 1953 par James Watson (1928-), Francis Crick (1916-2004), Maurice Wilkins (1916-2004) et Rosalind Franklin(1920-1958), la biologie moléculaire a connu d'importants développements pour devenir un outil incontournable de la biologie moderne à partir des années 1970.

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Quelques techniques de biologie moléculaire:

Clonage d'expressions :

Une des techniques les plus élémentaires en biologie moléculaire pour étudier le rôle des protéines est le clonage d'expressions. Dans cette technique, l'ADN codant la protéine qui nous intéresse est cloné en utilisant la réaction en chaîne par polymérase (PCR en anglais pour Polymerase Chain Reaction) et/ou des enzymes de restriction dans un plasmide (qu'on appelle vecteur d'expression). Ce plasmide peut avoir des éléments de séquences promotrices spéciales pour diriger la production de la protéine en question et peut aussi avoir des marqueurs de résistance antibiotique pour aider à suivre le plasmide.

Ce plasmide peut être inséré dans des cellules, soit de bactérie, soit d'animal. Introduire de l'ADN dans des cellules bactériennes est appelé transformation, et cela peut être complété de plusieurs manières : électroporation, micro-injection, consommation passive et conjugaison. Introduire de l'ADN dans des cellules d'eucaryotes, telles que des cellules animales, est appelé transfection. Plusieurs techniques différentes de transfection sont disponibles : transfection calcium phosphate, transfection de liposomes ou lipofection, électroporation ou encore par réactifs de transfection propriétaires tels que le Fugene ou le Genecellin. L'ADN peut alors être introduit dans les cellules en utilisant des virus ou des bactéries pathogènes comme transporteurs. Dans de tels cas, la technique est appelée transduction virale/bactérienne, et les cellules sont dites transduites.

Dans les deux cas, le codage ADN pour la protéine qui nous intéresse est maintenant à l'intérieur d'une cellule, et la protéine peut maintenant s'exprimer. Une variété de systèmes, tels que des promoteurs inductibles et des facteurs spécifiques signalant les cellules, sont disponibles pour aider la protéine qui nous intéresse à s'exprimer à haut niveau. De grandes quantités de protéines peuvent alors être extraites de la cellule bactérienne ou eucaryote. La protéine peut être testée pour connaître son activité enzymatique dans une variété de situations, elle peut être cristallisée pour qu'on puisse étudier sa structure tertiaire, ou, dans l'industrie pharmaceutique, on peut étudier l'activité de nouveaux médicaments sur la protéine en question.

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Électrophorèse :

L'électrophorèse est un des principaux outils de biologie moléculaire. Le principe de base est que l'ADN, l'ARN et les protéines peuvent être séparées par des champs électriques. Dans l'électrophorèse en gel d'agarose, l'ADN et l'ARN peuvent être séparés en fonction de leur taille en faisant circuler l'ADN à travers un gel d'agarose. Les protéines peuvent être séparées en fonction de leur poids en utilisant un gel SDS-PAGE. Les protéines peuvent aussi être séparées par leur charge électrique, en utilisant ce qu'on appelle un gel isoélectrique.

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Puce a ADN : 

Une puce à ADN, aussi appelée microarray, est une collection de milliers de puits microscopiques sur un support solide tel qu'une lame de microscope; chaque puits contient un grand nombre de fragments d'ADN identiques qui permet de mesurer l'expression d'un gène particulier par complémentarité de séquence avec ARN correspondant. Les puces permettent ainsi de connaitre le transcriptome, c'est-à-dire l'ensemble des gènes transcrit à un moment donné dans un groupe de cellules données.

Il y a plusieurs manières différentes de fabriquer des puces à ADN ; les plus courantes sont les puces à silicium, lames de microscope dont les taches ont 100 microns de diamètre, les puces qu'on peut adapter à ses besoins, et celles avec des taches plus grosses sur des membranes poreuses (macropuces).

Les puces peuvent aussi être fabriquées pour des molécules autres que l'ADN. Par exemple, une puce à anticorps peut être utilisée pour déterminer quelle protéine ou bactérie est présente dans un échantillon de sang.

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Biologie Végétale : 

  
https://www.youtube.com/watch?v=knBOJr7BJ1A  

I) Anatomie de la plante

1) Structure générale

A première vu, la plante possède une structure relativement simple :

• Les racines ancrent la plante au sol et permettent l’assimilation de l’eau et des nutriments (éléments minéraux principalement) nécessaire à son fonctionnement.
• Les tiges jouent le rôle de support des organes photosynthétiques.
• Les feuilles sont les usines à photosynthèse, mais elles permettent également l’assimilation de nutriments (éléments organiques) par échange gazeux.

Lorsqu’on rentre plus en détails, les caractères anatomiques de la plante semblent être plus complexes.

On peut faire la remarque que les plantes ne possèdent pas de système locomoteur, ni de système nerveux.

2) La feuille

La feuille est le site principal de la photosynthèse et de la transpiration dans la plante. Elle peut être simple ou composé et est constituée de différentes parties :

• Le limbe est la partie principale de la feuille et est recouvert de nervure.
• Le pétiole rattache la tige à la partie élargit de la feuille.
• Les stipules, au nombre de deux, sont des petites pièces foliaires présentes à la base du pétiole.

Une bractée est une feuille faisant partie de l’inflorescence.

3) La fleur

la fleur est constituée de pièces florales insérées sur un réceptacle floral. La fleur est constituée de différentes parties, de l’extérieur vers l’intérieur 

• Le calice formé par l’ensemble des sépales.
• La corolle formée par l’ensemble des pétales.
• L’androcée correspond à l’ensemble des étamines (organes mâleLs) qui produisent le pollen.
• Le gynécée (ou pistil), formée par l’ensemble des carpelles (organes femelles).

Le calice et la corolle forment le périanthe. Le pédoncule est la tige qui porte les fleurs, et les fruits après la fécondation.

4) Appareil souterrain

L’appareil souterrain est de différent type suivant la plante considérée :

• La racine correspond à la partie souterraine de la plante. On compte les racines pivotantes, fasciculées etadventives.
• Le rhizome est la tige souterraine, généralement horizontale, de certaines plantes vivaces.
• Le bulbe est une pousse.

Le tubercule est un organe de réserve, généralement souterrain.

II) La cellule végétale

1) Particularité de la cellule végétale

La cellule végétale possède des éléments supplémentaires à ceux de la cellule animale (cf. cours de biologie cellulaire) :

• Un cadre cellulosique, au dessus de la membrane cytoplasmique, plus ou moins rigide selon la quantité de lignine associée ; on parle de paroi cellulaire. Cette dernière est constituée de 4 couches différentes (de l’extérieur vers l’intérieur de la cellule) : la lamelle moyenne qui est la membrane primitive riche en pectine, la paroi primaire qui entoure la lamelle moyenne, la paroi secondaire qui entoure la paroi primaire et lamembrane cytoplasmique (double couche phospholipidique).Cette paroi possède des ponctuationscorrespondant à des plages de plasmodesmes, elles mêmes correspondant à de petits orifices permettant la communication entre les cellules (cf. Elaboration de la paroi végétale).
• Des plastes, qui sont des organites cellulaires possédant un ADN propre. Ils sont de trois types :
  
  
  
• Un vacuome qui est un ensemble de vacuoles qui occupent quasiment toute la cellule. Elles sont 
• le lieu de stockage du calcium précipité et des métaux lourds, et exercent une pression sur la paroi cellulaire, permettant d’assurer la rigidité et la forme de la cellule.

2) Mise en place des mitochondries et des chloroplastes

« Les mitochondries sont le résultat d’un évènement endosymbiotique, au cours duquel un organisme vivant autonome, coupable de phosphorylation oxydative, a été englobé par une autre cellule. L’incorporation transitoire de cellules procaryote par des cellules plus grosses n’est pas inhabituelle dans le monde microbiologique.

Dans le cas de la mitochondrie, une telle relation transitoire est devenue permanente, étant donné que la cellule bactérienne a perdu une partie de son ADN, ce qui l’a rendu incapable d’une vie indépendante, et que la cellule hôte est devenue dépendante de l’ATP produit par sa conquête. » Biochimie de Lubert Stryer, 6ème édition, Médecine-Sciences chez Flammarion.

Cet évènement est comparable pour les chloroplastes.

Production Chantal PROULX

http://www.cours-pharmacie.com/biologie-vegetale/architecture-vegetale.html