|
|
|
L’anatomie et les fonctions des cellules
La reproduction : mitose et méiose (V) La fonction vitale de toute cellule et a fortiori des organismes est bien évidemment de se reproduire pour assurer leur descendance ou la pérénnité de leurs fonctions. Dans le cas de la majorité des organismes pluricellulaires on parle d'accouplement ou de parthénogenèse, c'est-à-dire de reproduction sans l'intervention d'un mâle comme chez l'écrevisse, et de reproduction. Dans le cas d'une cellule, on parle soit de mitose soit de méiose. La mitose La mitose consiste en une duplication de tous les constituants cellulaires. C'est un mécanisme asexé surtout exploité par les cellules procaryotes où le matériel génétique n'est pas trop important. On parle de mitose quand il s'agit de créer deux cellules filles, c'est-à-dire génétiquement identique, des clones, à partie d'un seul parent comme dans le cas de la division bactérienne. La fameuse cellule procaryote E.coli par exemple se reproduit par division cellulaire et scissiparité. Au cours de ce cycle, les chromosomes sont dupliqués et se séparent à l'identique. La mitose est divisée en plusieurs phases : l'interphase ou phase G au cours duquel l'ADN de la cellule est copié en préparation de la division cellulaire. Cette phase est elle-même divisée en trois phases intermédiaires : la mitose proprement dite ou phase M durant laquelle le noyau et le cytoplasmes se divisent, la prophase, la métaphase, l'anaphase et la télophase, le cycle se terminant par la division physique du cytoplasme ou cytokinèse qui scinde la cellule en deux parties. Chez une cellule procaryote la mitose dure entre 20 minutes et 4 heures, terme au bout duquel la cellule s'est transformée en deux cellules filles.
La mitose existe également chez les cellules eucaryotes comme la fameuse ligne de cellules cancéreuses HeLa que connaissent tous les laborantins et dont on voit des photos ci-dessous, mais elle est proportionnellement moins fréquence et beaucoup plus longue, pouvant durer jusqu'à 24 heures. En effet, l’ADN contenu dans une cellule eucaryote est beaucoup plus abondant que celui d’une cellule procaryote. La scission de tous les brins ne peut pas se réaliser en l’espace d’une demi-heure comme on peut le découvrir en observant la division d’une bactérie. La double hélice de l’ADN mesurant plus d’un mètre chez l’être humain et étant mainte fois torsadée, le dénouement de cette inextricable boule de fil serait bien trop long. La division cellulaire s’établit donc sur plusieurs morceaux d’ADN en même temps afin de faciliter le transfert des chromatides (les deux parties d'un chromosome) par les fuseaux achromatiques comme on le voit ci-dessous. A
voir : La
mitose - La
méiose
A voir : Cell Division Images
La méiose Dans le cas des humains la division cellulaire porte le nom de méiose qui consiste en une reproduction sexuée des cellules : chaque parent produit des gamètes (ovocyte pour la femelle et spermatozoïde pour le mâle) qui vont s'accoupler. Elle ressemble à la mitose à la différence près qu'il s'agit d'une division cellulaire réductionnelle. La cellule ne se divise pas à l'identique mais nous assistons à une réduction de moitié du nombre de ses chromosomes en vue de la reproduction : les gamètes libérés par les parents contiennent chacune 23 chromosomes (simples, par de paires) et forment ce qu'on appelle un haploïde symbolisé par "n". Comme la plupart des organismes pluricellulaires ou métazoaires sexués, l'être humain est diploïde : toutes les cellules somatiques, c'est-à-dire toutes les cellules à l'exception de la lignée germinale (gamètes) portent 2 jeux complets de chromosomes, l'un hérité de la mère, l'autre du père. En effet, après la fécondation, la fusion de l'haploïde de l'ovule et de l'haploïde du spermatozoïde donne un diploïde (2n) contenant 46 chromosomes répartis en 23 paires (46,XX ou 46,XY). Le zygote ou ovocyte fécondé par le spermatozoïde peut à présent se former et se diviser en évoluant du stade morula à embryonnaire, puis prénatal jusqu'au foetus (à partir du 3e mois) pour se terminer par la naissance où débute sa véritable vie plus ou moins autonome selon les espèces. Durant le processus de la fécondation et de la diploïdie humaines, la cellule assure un rythme de travail infernal : 100000 éléments doivent être séparés à chaque seconde durant 6 heures puis réassemblés ! A ce rythme il est compréhensible qu'il y ait des erreurs au cours de la réplication et c'est ici qu'interviennent des systèmes de corrections d'erreur de l'ADN, un dispositif très évolué que ne possède pas les virus, ce qui explique leurs nombreuses mutations. On y reviendra. A voir : La grossesse mois par mois, bebetou Les photographies du corps humain de Lennart Nilsson Fécondation humaine in vitro, Groupe Hospitalier COCHIN
Les aberrations chromosomiques Au cours de la gamétogenèse qui conduit à la formation des cellules reproductrices, il peut arriver qu'une cellule possède un nombre anormal de chromosomes, c'est une cellule aneuploïde. Parmi les aberrations chromosomiques les plus courantes citons la polyploïdie lorsque les cellules renferment un multiple du nombre haploïde, par exemple 3 haploïdes (3n) soit 23x3, 69 chromosomes. On rencontre très souvent cette anomalie chez les végétaux où elle provoque notamment le gigantisme. Chez les animaux, cette anomalie peut arriver lorsque l'ovule est fécondé par deux spermatozoïdes. L'homme supporte très mal cette malformation. Quand le nombre de chromosomes varie entre 47 et 49 on parle d'hyperdiploïdie. La plus connue est la trisomie qui se manifeste lorsqu'une paire de chromosome forme, non pas une paire homologue, mais un triplet. Dans ce cas, l'ADN du sujet comprend 47 chromosomes. C'est le cas de la trisonomie 21 qui altère la 21e paire de chromosomes (47, 21+) en provoquant chez l'homme une déficience intellectuelle et des handicaps physiques. A ce jour, on ne peut pas éviter cette mutation qu'on peut juste diagnostiquer pendant la période foetale. Dans ce cas, près d'un tiers des grossesses sont interrompues médicalement. Ce handicap se manifeste environ 1 fois sur 800 naissances, ce qui en fait la maladie congénitale la plus fréquente. Selon l'OMS, dans le monde, les maladies congénitales touchent 1 enfant sur 33 et entraînent chaque année 3.2 millions d'incapacités. Dans 50% des cas, on ne peut pas associer la maladie avec une cause spécifique. On peut néanmoins identifier des facteurs de risques (socio-économiques, génétiques et environnementaux), le déclenchement de la mutation étant très probablement multifactoriel. Le système de défense immunitaire L'homme étant en interactions avec le monde extérieur à travers les processus de la respiration, de la circulation du sang et de l'alimentation notamment, au cours de leur métabolisme toutes les cellules doivent faire face à des agents toxiques externes, que ce soit des microbes sur lesquels nous reviendrons ou des polluants au sens large. Pour y faire face et maintenir l'organisme en bonne santé, nous disposons du système immunitaire qui représente notre mécanisme de défense. Grâce au sang notamment, il est capable de répondre très rapidement par des actions innées ou adaptatives (acquises). Les premières sont non spécifiques (par ex. l'inflammation, la phagocytose, etc) et prises en charge par une espèce particulière de globules blancs ou leucocytes appelés les macrophages. Le second type d'action est adapté à l'intrus et ciblé sur ce qu'on appelle des antigènes grâce à l'action d'autres globules blancs, les lymphocytes B, T et NK notamment. On reviendra sur leur rôle lorsque nous décrirons le système immunitaire.
C'est pourquoi, lors d'une analyse sanguine, une déficience en globule blanc ou leucopénie (< 500 leucocytes par millilitre de sang) est le signe d'une faiblesse du système immunitaire. L'origine peut-être due à une infection (contamination par un microbe, atteinte de la moelle osseuse, leucémie, etc) mais aussi à la prise de certains médicaments. Un stress psychologique peut également réduire les défenses immunitaires. On y reviendra. La question des défenses immunitaires est inséparable de la question des antigènes. De quoi s'agit-il ? Un antigène est un corps étranger au sens strict, un élément que l'organisme ne reconnaît pas car il est étranger à son patrimoine immunitaire; sa signature moléculaire n'est pas "cataloguée" et de ce fait aucune réponse immunitaire ne peut l'éradiquer. Un antigène est généralement une molécule issue d'une contamination microbienne ou pathologique (par ex. un cancer) mais il peut également s'agir d'un produit environnemental (une substance polluante) ou un facteur allergène (pollens, poils, acariens, protéines, produits chimiques, etc) face auquel l'organisme est sans défense par nature ou de manière héréditaire. Concrètement, lorsque l'organisme est confronté à un agent toxique, par exemple une protéine à laquelle il est allergique, une bactérie ou un virus pathogène qu'il ne reconnaît pas à travers ses récepteurs, il va subir son attaque avec le risque que des cellules saines soient détruites, mettant rapidement en péril la santé de son hôte. Rappelez-vous votre dernière maladie. Pour éviter ce problème, lorsqu'il s'agit d'un antigène particulier, l'organisme va déclencher une réaction de défense du système immunitaire afin de constituer un antidote, en fait un anticorps spécifique qui va se combiner avec cet antigène grâce à des récepteurs antigéniques de façon à le neutraliser et protéger l'organisme. Certains lymphocytes B pouvant mémoriser les caractéristiques de l'antigène les ayant activés (d'où leur utilisation pour fabriquer des vaccins), si le même virus tente une nouvelle attaque, l'organisme y répondra en force sans même que son hôte s'en aperçoive ou à peine; il sera immunisé. En revanche, si le virus a subi une mutation significative, tout le travail d'immunisation sera à refaire. Les chercheurs ont identifié près de 340 antigènes répartis dans 33 systèmes dont ABO (qui comprend les groupes A, B, AB et O), Rh (anciennement appelé Rhésus), Kell, etc. Les globules rouges portent à leur surface les antigènes d'un groupe sanguin spécifique (A+, B+, AB, O) et les anticorps correspondants : anti-B pour l'antigène A du groupe A ou O, anti-A pour l'antigène B du groupe B ou O, anti-A et anti-B pour l'antigène O du groupe O et pas d'anticorps pour les antigènes A et B du groupe AB. Ces antigènes doivent être pris en considération lors d'une transfusion sanguine et lors d'une greffe. En effet, si le système immunitaire du patient ne reconnaît pas les antigènes du greffon, il rejettera l'organe au bout de quelques jours comme s'il s'agissait d'un parasite qu'il doit absolument détruire. Le rejet est initié par les cellules du système immunitaire : les lymphocytes T, les anticorps et les cytokines (des médiateurs solubles) qui vont prendre pour cible les antigènes de transplantation du donneur portés par le greffon. C'est pourquoi le premier transplanté cardiaque en 1967 ne survécut que 12 jours à son opération. Quand il s'agit du coeur ou du foie c'est plutôt ennuyeux... Aujourd'hui des médicaments peuvent heureusement y remédier comme la Scoptorine qui permet d'affaiblir les défenses immunitaires de l'organisme. Ce n'est pas la solution idéale mais c'est le prix de la vie. A
voir : L'Immunité du corps humain,
La Bibliothèque Médicale L'immunisation de l'organisme, S.Dhaoui
Aujourd'hui, la probabilité de survie du receveur dépasse 90% à un an et sa durée de vie dépasse une dizaine d'années. L'implantation d'un coeur artificiel peut encore augmenter l'espérance de vie. Prochain chapitre Destruction et réparation cellulaires |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
