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Y a-t-il une limite à la taille d'un organisme mononucléaire unicellulaire libre et vivant ?

Y a-t-il une limite à la taille d'un organisme mononucléaire unicellulaire libre et vivant ?


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Quand j'ai cherché le plus gros protozoaire, j'ai trouvé le nom Syringammina fragilissima. Selon wikipedia "… Syringammina fragilissima, est parmi les plus grands cénocytes connus, atteignant jusqu'à 20 centimètres (7,9 pouces) de diamètre." Le hic, c'est qu'il s'agit d'un organisme multinucléé, pas exactement ce que j'avais en tête. La raison pour laquelle je m'intéresse à la limite supérieure de la taille de l'organisme unicellulaire libre est parce que je veux avoir une idée de la limitation d'un seul centre dans l'émission et la réception d'informations sur une grande étendue d'espace. Mon intérêt ne porte pas sur la non-compartimentalisation (comme dans le cas de l'unicellularité multinucléée) mais plutôt sur le centre unique.


La structure de la plus grande cellule unique du monde se reflète au niveau moléculaire

Daniel Chitwood, Ph.D., membre adjoint, et son groupe de recherche au Donald Danforth Plant Science Center's à St. Louis, en collaboration avec le laboratoire de Neelima Sinha, Ph.D., à l'Université de Californie, Davis, sont en utilisant le plus grand organisme unicellulaire du monde, une algue aquatique appelée Caulerpa taxifolia, pour étudier la nature de la structure et de la forme des plantes. Ils ont récemment publié les résultats de leurs travaux dans la revue en ligne PLOS Genetics.

"Caulerpa est un organisme unique", a déclaré Chitwood. "C'est un membre des algues vertes, qui sont des plantes. Remarquablement, c'est une cellule unique qui peut atteindre une longueur de six à douze pouces. Elle a évolué indépendamment sous une forme qui ressemble aux organes des plantes terrestres. Un stolon court le long de la surface que la cellule se développe sur et à partir du stolon se forment des frondes ressemblant à des feuilles et des attaches ressemblant à des racines, qui ancrent la cellule et absorbent le phosphore du substrat. Toutes ces structures ne sont qu'une seule cellule. "

"Pendant de nombreuses années, je me suis intéressé à la structure et à la forme des plantes, en particulier de la tomate, qui est la plante terrestre que j'ai le plus étudiée", a poursuivi Chitwood. "Comme vous pouvez l'imaginer, découvrir ce qui détermine la structure et la forme d'un plant de tomate complexe est un objectif difficile. Il est essentiel de savoir comment les plantes poussent et se développent pour fournir plus d'outils pour les améliorer et, finalement, rendre la production alimentaire plus fiable. La multicellularité est une condition préalable importante qui permet des architectures complexes dans les cultures. Pourtant, Caulerpa est aussi une plante et a développé indépendamment un plan corporel semblable à une plante terrestre, mais sans multicellularité et en tant que cellule unique. Comment cela se produit-il ? »

Chitwood et son groupe ont estimé que la structure de Caulerpa pourrait se refléter dans les ARN présents dans diverses parties de la cellule. (Les ARN sont les produits moléculaires trouvés lorsque les gènes sont exprimés ou "activés".) Par exemple, la partie fronde de la cellule peut présenter des ARN différents de la partie de la cellule. Lorsqu'elle est effectuée sur Caulerpa, ce type d'analyse fournirait également des informations sur les distributions d'ARN dans des cellules individuelles, un exploit normalement difficile à réaliser car les cellules des organismes multicellulaires sont si petites.

"Le résultat s'est avéré encore plus intéressant que nous l'avions espéré", a déclaré Chitwood. "Non seulement différentes parties de la cellule Caulerpa présentent des ARN distinctement différents, mais il existe également une certaine corrélation entre les ARN exprimés ensemble dans différentes parties de la cellule Caulerpa et ceux exprimés ensemble dans les organes multicellulaires de la tomate. Même si la lignée qui Caulerpa appartient à probablement séparé de celui qui a donné naissance aux plantes terrestres il y a plus de 500 millions d'années, à bien des égards, Caulerpa présente des modèles d'accumulation d'ARN partagés avec les plantes terrestres d'aujourd'hui."

"Notre travail sur Caulerpa m'a donné, à moi et à mon équipe, une toute nouvelle façon de penser la structure et le développement des plantes", a poursuivi Chitwood avec enthousiasme. "Il est clair que la forme de base que nous associons aux plantes terrestres peut survenir avec et sans multicellularité. En fait, les cellules végétales supérieures sont connectées les unes aux autres au moyen de canaux appelés plasmodesmes, et il a été avancé que les plantes terrestres multicellulaires présentent des propriétés similaires à organismes unicellulaires comme Caulerpa. Et si nous pouvions vraiment penser aux plantes supérieures, comme la tomate, comme une seule cellule au lieu de multitudes ? Cette idée de penser aux plantes terrestres multicellulaires, comme la tomate, et aux algues géantes unicellulaires, comme Caulerpa, de la même manière est soutenu par nos résultats qui démontrent un modèle partagé d'accumulation d'ARN. Franchement, nos résultats nous ont amenés à penser à la structure des plantes d'un point de vue totalement différent, ce qui est le résultat le plus important de cette recherche.


9.4 Signalisation dans les organismes unicellulaires

Dans cette section, vous explorerez les questions suivantes :

  • Comment les levures unicellulaires utilisent-elles la signalisation cellulaire pour communiquer entre elles ?
  • Comment le quorum sensing permet-il à certaines bactéries de former des biofilms ?

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La signalisation cellulaire permet aux bactéries de répondre aux signaux environnementaux, tels que les niveaux de nutriments et la détection du quorum (densité cellulaire). Les levures sont des eucaryotes (champignons) et les composants et processus trouvés dans les signaux de levure sont similaires à ceux des signaux des récepteurs de surface cellulaire dans les organismes multicellulaires. Par exemple, les levures bourgeonnantes libèrent souvent des facteurs d'accouplement qui leur permettent de participer à un processus similaire à la reproduction sexuée.

Les informations présentées et les exemples mis en évidence dans la section soutiennent les concepts et les objectifs d'apprentissage décrits dans la grande idée 3 du cadre du programme de biologie AP ® . Les objectifs d'apprentissage énumérés dans le cadre du programme d'études fournissent une base transparente pour le cours de biologie AP ®, une expérience de laboratoire basée sur l'enquête, des activités pédagogiques et des questions d'examen AP ®. Un objectif d'apprentissage fusionne le contenu requis avec une ou plusieurs des sept pratiques scientifiques.

Grande idée 3 Les systèmes vivants stockent, récupèrent, transmettent et répondent aux informations essentielles aux processus de la vie.
Compréhension durable 3.D Les cellules communiquent en générant, transmettant et recevant des signaux chimiques.
Connaissances essentielles 3.D.1 Les processus de communication cellulaire partagent des caractéristiques communes qui reflètent une histoire évolutive partagée.
Pratique scientifique 1.5 L'étudiant peut réexprimer des éléments clés de phénomènes naturels à travers de multiples représentations dans le domaine.
Objectif d'apprentissage 3.36 L'étudiant est capable de décrire un modèle qui exprime les éléments clés des voies de transduction du signal par lesquelles un signal est converti en une réponse cellulaire.
Connaissances essentielles 3.D.1 Les processus de communication cellulaire partagent des caractéristiques communes qui reflètent une histoire évolutive partagée.
Pratique scientifique 6.1 L'étudiant peut justifier des réclamations avec des preuves.
Objectif d'apprentissage 3.37 L'étudiant est capable de justifier des affirmations basées sur des preuves scientifiques selon lesquelles des changements dans les voies de transduction du signal peuvent altérer la réponse cellulaire.

Soutien aux enseignants

Les organismes unicellulaires étaient supposés communiquer à un niveau très primitif, mais les recherches actuelles révèlent l'existence de systèmes de signalisation plus complexes. Des exemples de ces formes de communication sont la formation de biofilms et la détection de quorum. Les biofilms n'ont retenu l'attention des chercheurs que récemment pour plusieurs raisons historiques et techniques. Depuis que la théorie des germes de la maladie a été établie, l'intérêt était d'isoler et de caractériser les agents pathogènes, et non d'étudier les micro-organismes en tant que communauté.

Il est beaucoup plus facile de cultiver des bactéries sous forme de cultures pures que de reproduire des biofilms de populations mixtes, ce qui rend ces derniers difficiles à étudier en laboratoire. De telles couches visqueuses, auparavant considérées comme des assemblages aléatoires de micro-organismes, se sont avérées être des écosystèmes hautement organisés. La couche visqueuse est constituée de polymères extracellulaires sillonnés de canaux pour les échanges de gaz, de nutriments, de déchets. Les microbes se fixent au substrat solide en une succession de populations.

Le quorum sensing existe à la fois au sein d'une même espèce et entre les espèces. Il permet aux microbes de se comporter comme des populations multicellulaires et de coordonner les réponses. Un de ces exemples est l'expression de gènes codant pour des toxines dans Staphylococcus aureus. Le Dr Bonnie Bassler présente la communication par détection de quorum dans Vibrio harveyi dans ce Ted Talk. Son enthousiasme et ses explications claires font de cette vidéo une expérience très engageante. C'est l'occasion de montrer un modèle féminin fort dans le domaine scientifique.

Ce clip vidéo est également disponible : Quorum sensing molécules présenté par le Dr Bonnie Bassler :

Et une animation sur la détection de quorum dans Vibrio harveyi peut être trouvé ici.

Lectures complémentaires : Painter, Kimberley L. et al. (2014). Quel rôle joue le système de régulation du gène accessoire à détection de quorum pendant Staphylococcus aureus bactériémie ? Tendances en microbiologie 22:676-685

Les questions du défi de la pratique scientifique contiennent des questions de test supplémentaires pour cette section qui vous aideront à vous préparer à l'examen AP. Ces questions portent sur les normes suivantes :
[APLO 3.31][APLO 3.37]

La signalisation intracellulaire permet aux bactéries de répondre aux signaux environnementaux, tels que les niveaux de nutriments. Certains organismes unicellulaires libèrent également des molécules pour se signaler les uns aux autres.

Signalisation dans la levure

Les levures sont des eucaryotes (champignons) et les composants et processus trouvés dans les signaux de levure sont similaires à ceux des signaux des récepteurs de surface cellulaire dans les organismes multicellulaires. Les levures bourgeonnantes (figure 9.16) sont capables de participer à un processus similaire à la reproduction sexuée qui implique deux cellules haploïdes (cellules avec la moitié du nombre normal de chromosomes) se combinant pour former une cellule diploïde (une cellule avec deux ensembles de chaque chromosome, qui est ce que contiennent les cellules normales du corps). Afin de trouver une autre cellule de levure haploïde prête à s'accoupler, les levures en herbe sécrètent une molécule de signalisation appelée facteur d'accouplement . Lorsque le facteur d'accouplement se lie aux récepteurs de la surface cellulaire dans d'autres cellules de levure à proximité, ils arrêtent leurs cycles de croissance normaux et initient une cascade de signalisation cellulaire qui comprend des protéines kinases et des protéines de liaison au GTP similaires aux protéines G.

Signalisation dans les bactéries

La signalisation dans les bactéries permet aux bactéries de surveiller les conditions extracellulaires, de s'assurer qu'il y a des quantités suffisantes de nutriments et de s'assurer que les situations dangereuses sont évitées. Il existe cependant des circonstances dans lesquelles les bactéries communiquent entre elles.

La première preuve de communication bactérienne a été observée chez une bactérie qui a une relation symbiotique avec le calmar bobtail hawaïen. Lorsque la densité de population des bactéries atteint un certain niveau, une expression génique spécifique est initiée et les bactéries produisent des protéines bioluminescentes qui émettent de la lumière. Parce que le nombre de cellules présentes dans l'environnement (densité cellulaire) est le facteur déterminant pour la signalisation, la signalisation bactérienne a été nommée quorum sensing . En politique et dans les affaires, le quorum est le nombre minimum de membres requis pour être présents pour voter sur une question.

La détection de quorum utilise des auto-inducteurs comme molécules de signalisation. Les auto-inducteurs sont des molécules de signalisation sécrétées par des bactéries pour communiquer avec d'autres bactéries du même genre. Les auto-inducteurs sécrétés peuvent être de petites molécules hydrophobes telles que l'acyl-homosérine lactone (AHL) ou de plus grandes molécules à base de peptides. Chaque type de molécule a un mode d'action différent. Lorsque l'AHL pénètre dans les bactéries cibles, il se lie aux facteurs de transcription, qui activent ou désactivent ensuite l'expression des gènes (figure 9.17). Les auto-inducteurs peptidiques stimulent des voies de signalisation plus complexes qui incluent des kinases bactériennes. Les changements dans les bactéries à la suite d'une exposition à des auto-inducteurs peuvent être assez importants. La bactérie pathogène Pseudomonas aeruginosa possède 616 gènes différents qui répondent aux auto-inducteurs.

Connexion visuelle

  1. Les auto-inducteurs doivent se lier aux récepteurs pour activer la transcription des gènes responsables de la production d'un plus grand nombre d'auto-inducteurs.
  2. Les autoinducteurs ne peuvent agir que sur une cellule différente. Il ne peut pas agir sur la cellule dans laquelle il est fabriqué.
  3. Les auto-inducteurs activent les gènes qui permettent aux bactéries de former un biofilm.
  4. Le récepteur reste dans la cellule bactérienne, mais les auto-inducteurs se diffusent.

Certaines espèces de bactéries qui utilisent le quorum sensing forment des biofilms, des colonies complexes de bactéries (contenant souvent plusieurs espèces) qui échangent des signaux chimiques pour coordonner la libération de toxines qui attaqueront l'hôte. Des biofilms bactériens (Figure 9.18) peuvent parfois être trouvés sur du matériel médical lorsque les biofilms envahissent les implants tels que les prothèses de hanche ou de genou ou les stimulateurs cardiaques, ils peuvent provoquer des infections potentiellement mortelles.

La capacité de certaines bactéries à former des biofilms a évolué en raison d'une sélection de gènes qui permettent la communication cellule-cellule confère un avantage évolutif. Lorsque les colonies bactériennes forment des biofilms, elles créent des barrières qui empêchent les toxines et les médicaments antibactériens d'affecter la population vivant dans le biofilm. En conséquence, ces populations sont plus susceptibles de survivre, même en présence d'agents antibactériens. Cela signifie souvent que les bactéries vivant dans les biofilms ont une meilleure aptitude que les bactéries vivant seules.

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Pensez-y

Pourquoi la signalisation dans les organismes multicellulaires est-elle plus compliquée que la signalisation dans les organismes unicellulaires tels que les microbes ?

Soutien aux enseignants

Cette question est une application de LO 3.36 et Science Practice 1.5 parce que les étudiants décrivent et comparent des modèles de voies de signalisation dans différents types d'organismes.

Connexion quotidienne

  1. Le calmar fournit certains nutriments qui permettent aux bactéries de briller.
  2. Le calmar produit l'enzyme luciférase luminescente, de sorte que les bactéries vivant à l'extérieur du calmar ne luminent pas.
  3. La capacité de luminescence ne profite pas aux bactéries libres, de sorte que les bactéries libres ne produisent pas de luciférase.
  4. La luciférase est toxique pour les bactéries libres, donc les bactéries libres ne produisent pas cette enzyme.

La recherche sur les détails de la détection du quorum a conduit à des progrès dans la culture de bactéries à des fins industrielles. Des découvertes récentes suggèrent qu'il pourrait être possible d'exploiter les voies de signalisation bactériennes pour contrôler la croissance bactérienne. Ce processus pourrait remplacer ou compléter des antibiotiques qui ne sont plus efficaces dans certaines situations.

Lien vers l'apprentissage

Regardez la généticienne Bonnie Bassler discuter de sa découverte de la détection du quorum dans les bactéries du biofilm chez le calmar.

  1. Les bactéries interagissent par des signaux physiques au sein d'une colonie.
  2. La bactérie interagit par des signaux chimiques lorsqu'elle est seule.
  3. La bactérie interagit par des signaux physiques lorsqu'elle est seule.
  4. Les bactéries interagissent par des signaux chimiques au sein d'une colonie.

Connexion Évolution

La première vie sur notre planète était constituée d'organismes procaryotes unicellulaires qui avaient une interaction limitée les uns avec les autres. Alors qu'une certaine signalisation externe se produit entre différentes espèces d'organismes unicellulaires, la majorité de la signalisation au sein des bactéries et des levures ne concerne que les autres membres de la même espèce. L'évolution de la communication cellulaire est une nécessité absolue pour le développement des organismes multicellulaires, et cette innovation aurait nécessité environ 2,5 milliards d'années pour apparaître dans les premières formes de vie.

Les levures sont des eucaryotes unicellulaires et ont donc un noyau et des organites caractéristiques de formes de vie plus complexes. Les comparaisons des génomes des levures, des vers nématodes, des mouches des fruits et des humains illustrent l'évolution de systèmes de signalisation de plus en plus complexes qui permettent le fonctionnement interne efficace qui permet aux humains et à d'autres formes de vie complexes de fonctionner correctement.

Les kinases sont une composante majeure de la communication cellulaire, et les études de ces enzymes illustrent la connectivité évolutive de différentes espèces. Les levures ont 130 types de kinases. Des organismes plus complexes tels que les vers nématodes et les mouches des fruits ont respectivement 454 et 239 kinases. Sur les 130 types de kinases dans la levure, 97 appartiennent aux 55 sous-familles de kinases que l'on trouve dans d'autres organismes eucaryotes. La seule déficience évidente observée chez les levures est l'absence totale de tyrosine kinases. Il est supposé que la phosphorylation des résidus de tyrosine est nécessaire pour contrôler les fonctions plus sophistiquées de développement, de différenciation et de communication cellulaire utilisées dans les organismes multicellulaires.

Parce que les levures contiennent bon nombre des mêmes classes de protéines de signalisation que les humains, ces organismes sont idéaux pour étudier les cascades de signalisation. Les levures se multiplient rapidement et sont des organismes beaucoup plus simples que les humains ou d'autres animaux multicellulaires. Par conséquent, les cascades de signalisation sont également plus simples et plus faciles à étudier, bien qu'elles contiennent des équivalents similaires à la signalisation humaine. 2

  1. Les tyrosine kinases ont évolué avant que la levure ne diverge des autres eucaryotes, mais les cinquante-cinq autres sous-familles de kinases ont évolué après que la levure a divergé.
  2. Cinquante-cinq sous-familles de kinases ont évolué avant que la levure ne diverge des autres eucaryotes, mais les tyrosine kinases ont évolué après que la levure a divergé.
  3. Toutes les kinases ont évolué dans la levure, mais la levure a ensuite perdu les tyrosine kinases car elle n'en avait pas besoin.
  4. L'évolution des tyrosine kinases impliquées dans la communication cellulaire s'est produite il y a environ 2,5 milliards d'années.

Lien vers l'apprentissage

Regardez cette collection de clips d'interviews avec des chercheurs en biofilms dans « What Are Bacterial Biofilms ? »

  1. Les bactéries forment souvent des biofilms dans les infections récurrentes et ceux-ci peuvent être plus résistants aux antibiotiques.
  2. Les bactéries forment rarement des biofilms dans les infections récurrentes, ce qui les rend plus résistantes aux antibiotiques que si elles n'étaient pas dans un biofilm.
  3. Les bactéries produisent des biofilms, qui se comportent comme un organisme unicellulaire.
  4. Les bactéries ne produisent pas de biofilms dans les infections récurrentes mais deviennent résistantes en raison d'une exposition répétée aux antibiotiques.

Notes de bas de page

    G. Manning, G.D. Ploughman, T. Hunter, S. Sudarsanam, "Évolution de la signalisation de la protéine kinase de la levure à l'homme," Tendances en sciences biochimiques 27, non. 10 (2002) : 514-520.

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    • Auteurs : Julianne Zedalis, John Eggebrecht
    • Éditeur/site Web : OpenStax
    • Titre du livre : Biologie pour les cours AP®
    • Date de parution : 8 mars 2018
    • Lieu : Houston, Texas
    • URL du livre : https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/1-introduction
    • URL de la section : https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/9-4-signaling-in-single-celled-organisms

    © 12 janvier 2021 OpenStax. Le contenu des manuels produit par OpenStax est sous licence Creative Commons Attribution License 4.0. Le nom OpenStax, le logo OpenStax, les couvertures de livres OpenStax, le nom OpenStax CNX et le logo OpenStax CNX ne sont pas soumis à la licence Creative Commons et ne peuvent être reproduits sans le consentement écrit préalable et exprès de Rice University.


    Concepts clés et résumé

    • Protistes sont divers, polyphylétique groupe d'organismes eucaryotes.
    • Les protistes peuvent être unicellulaires ou multicellulaires. Ils varient dans la façon dont ils obtiennent leur nutrition, leur morphologie, leur mode de locomotion et leur mode de reproduction.
    • Les structures importantes des protistes comprennent vacuoles contractiles, cils, flagelles, pellicules, et les pseudopodes certains manquent d'organites telles que les mitochondries.
    • La taxonomie des protistes évolue rapidement à mesure que les relations sont réévaluées à l'aide de techniques plus récentes.
    • Les protistes comprennent d'importants agents pathogènes et parasites.

    Théorie cellulaire

    Les scientifiques pensaient autrefois que la vie surgissait spontanément d'êtres non vivants. Grâce à l'expérimentation et à l'invention du microscope, on sait maintenant que la vie vient de la vie préexistante et que les cellules proviennent de cellules préexistantes.

    Couverture de micrographie

    Le scientifique anglais Robert Hooke a publié Micrographie en 1665. Il y illustrait les plus petites parties complètes d'un organisme, qu'il appelait cellules.

    Photographie de Universal History Archive/Universal Images Group via Getty Images

    En 1665, Robert Hooke publie Micrographie, un livre rempli de dessins et de descriptions des organismes qu'il a vus sous le microscope récemment inventé. L'invention du microscope a conduit à la découverte de la cellule par Hooke. Tout en regardant le liège, Hooke a observé des structures en forme de boîte, qu'il a appelées « ldquocells » car elles lui rappelaient les cellules, ou pièces, des monastères. Cette découverte a conduit au développement de la théorie cellulaire classique.

    La théorie cellulaire classique a été proposée par Theodor Schwann en 1839. Cette théorie comporte trois parties. La première partie indique que tous les organismes sont constitués de cellules. La deuxième partie affirme que les cellules sont les unités de base de la vie. Ces parties étaient basées sur une conclusion faite par Schwann et Matthias Schleiden en 1838, après avoir comparé leurs observations de cellules végétales et animales. La troisième partie, qui affirme que les cellules proviennent de cellules préexistantes qui se sont multipliées, a été décrite par Rudolf Virchow en 1858, lorsqu'il a déclaré omnis cellula e cellula (toutes les cellules proviennent de cellules).

    Depuis la formation de la théorie cellulaire classique, la technologie s'est améliorée, permettant des observations plus détaillées qui ont conduit à de nouvelles découvertes sur les cellules. Ces découvertes ont conduit à la formation de la théorie cellulaire moderne, qui a trois ajouts principaux : premièrement, que l'ADN est transmis entre les cellules pendant la division cellulaire, deuxièmement, que les cellules de tous les organismes au sein d'une espèce similaire sont pour la plupart les mêmes, à la fois structurellement et chimiquement. et enfin, ce flux d'énergie se produit à l'intérieur des cellules.

    Le scientifique anglais Robert Hooke a publié Micrographie en 1665. Il y illustrait les plus petites parties complètes d'un organisme, qu'il appelait cellules.

    Photographie de Universal History Archive/Universal Images Group via Getty Images


    Y a-t-il une limite à la taille d'un organisme mononucléaire unicellulaire libre et vivant ? - La biologie

    Les organismes vivants ont développé une vaste gamme de technologies pour faire le point sur les conditions de leur environnement. Certains des exemples les plus familiers et les plus impressionnants proviennent de nos cinq sens. Les « détecteurs » utilisés par de nombreux organismes sont particulièrement remarquables pour leur sensibilité (capacité à détecter des signaux « faibles ») et leur plage dynamique (capacité à détecter à la fois des signaux très faibles et très forts). Les cellules ciliées de l'oreille peuvent réagir à des sons variant sur plus de 6 ordres de grandeur de différence de pression entre le seuil de détectabilité (aussi bas que 2 x 10 -10 atmosphères de pression acoustique) et le début de la douleur (6 x 10 -4 atmosphères) de pression acoustique). Notons en aparté qu'étant donné que la pression atmosphérique équivaut à la pression due à 10 mètres d'eau, un seuil de détection de 2 x 10 -10 atmosphères résulterait de la masse d'un film de seulement 10 nm d'épaisseur, soit quelques dizaines d'atomes En hauteur. En effet, c'est l'énorme gamme dynamique de notre capacité auditive qui conduit à l'utilisation d'échelles logarithmiques (par exemple les décibels) pour décrire l'intensité sonore (qui est le carré de la variation de l'amplitude de pression). L'utilisation d'une échelle logarithmique rappelle l'échelle de Richter qui permet de décrire la très large gamme d'énergies associées aux séismes. L'utilisation de l'échelle logarithmique est également appropriée en raison de la loi de Weber-Fechner qui stipule que la perception subjective de nombreux types de sens, y compris l'audition, est proportionnelle au logarithme de l'intensité du stimulus. Plus précisément, lorsqu'un son est d'un facteur 10 n plus intense qu'un autre son, on dit que ce son est 10n décibels plus intense. Selon cette loi, nous percevons comme également différents des sons qui diffèrent du même nombre de décibels. Certains niveaux sonores courants, mesurés en décibels, sont illustrés à la figure 1. Étant donné la plage de 0 à environ 130, cela implique un éblouissant 13 ordres de grandeur. Outre cette large plage dynamique d'intensité, l'oreille humaine réagit aux sons sur une plage de 3 ordres de grandeur de fréquence comprise entre environ 20 Hz et 20 000 Hz, tout en étant capable de détecter la différence entre 440 Hz et 441 Hz.

    Figure 1 : Intensités des sons courants en unités de pression et en décibels.

    De manière tout aussi impressionnante, les cellules photoréceptrices à tige peuvent enregistrer l'arrivée d'un seul photon (BNID 100709, pour les cônes, une valeur de ≈100 est observée, BNID 100710). Ici encore, la sensibilité aiguë est complétée par une plage dynamique qui nous permet de voir non seulement les jours ensoleillés, mais aussi les nuits étoilées sans lune avec une intensité d'éclairage 10 9 fois inférieure. Un coup d'œil sur le ciel nocturne de l'hémisphère nord nous accueille avec une vue sur l'étoile polaire (Polaris). Dans ce cas, la distance moyenne entre les photons arrivant sur notre rétine depuis cette source lumineuse distante est d'environ un kilomètre, démontrant l'intensité lumineuse extrêmement faible atteignant nos yeux (ainsi que la vitesse à laquelle la vitesse de la lumière est….).

    Figure 2 : Déflexion d'un système masse-ressort. Dans le panneau supérieur, il n'y a aucune force appliquée et la masse se déplace spontanément sur la table sans frottement en raison des fluctuations thermiques. Dans le panneau inférieur, une force est appliquée au système masse-ressort en y accrochant un poids. Les graphiques montrent la position de la masse en fonction du temps révélant à la fois les origines stochastiques et déterministes du mouvement. Comme indiqué dans le panneau inférieur, afin d'avoir un signal détectable, le déplacement moyen doit être supérieur à l'amplitude des mouvements thermiques.

    En étudiant les stimuli minimaux observés détectés par les cellules, nous pouvons nous demander si l'évolution a poussé les organismes jusqu'à la limite dictée par la physique. Pour commencer à voir comment se joue le défi de la construction de capteurs à haute sensibilité et à large plage dynamique, nous considérons les effets de la température sur un minuscule système masse-ressort sans friction idéalisé, comme le montre la figure 2 où le ressort est caractérisé par une constante de ressort k . Le but est de mesurer la force appliquée sur la masse. Il est essentiel de comprendre comment le bruit influence notre capacité à effectuer cette mesure. La masse sera soumise à des secousses thermiques constantes à la suite de collisions avec les molécules du milieu environnant ainsi que d'autres processus internes au sein du ressort lui-même. Dans le prolongement de la discussion de la vignette « Quelle est l'échelle de l'énergie thermique et en quoi est-elle pertinente pour la biologie ? », l'énergie résultant de ces collisions est égale à ½ kBT, où kB est la constante de Boltzmann et T est la température en degrés Kelvin. Cela signifie que la masse bougera spontanément autour de sa position d'équilibre, comme le montre la figure 2, avec la déviation x définie par la condition que

    Comme indiqué ci-dessus, tout comme une balance à l'ancienne utilisée pour mesurer le poids des fruits ou des humains, la façon dont nous mesurons la force est de lire le déplacement de la masse. Ainsi, pour que nous puissions mesurer la force, le déplacement doit dépasser un seuil fixé par le tremblement thermique. C'est-à-dire que nous pouvons seulement dire que nous avons mesuré la force d'intérêt une fois que le déplacement dépasse les déplacements qui surviennent spontanément des fluctuations thermiques ou

    L'imposition de cette contrainte donne xmin=(kBT/k) 1/2 , ce qui donne une force limite Fmin=(kkBT) 1/2 . Cette limite stipule qu'on ne peut pas mesurer des forces plus petites car les déplacements qu'elles engendrent pourraient tout aussi bien provenir de l'agitation thermique. Une façon de surmonter ces limites est d'augmenter le temps de mesure (qui dépend de la constante du ressort). Bon nombre des outils les plus intelligents de la biophysique moderne, tels que le piège optique et le microscope à force atomique, sont conçus à la fois pour surmonter et exploiter ces effets.

    Figure 3 : Réponse des cellules ciliées à une stimulation mécanique. (A) Paquet de stéréocillies dans la cochlée d'un ouaouaron. (B) Schéma de l'expérience montrant comment le faisceau de cheveux est manipulé mécaniquement par la sonde capillaire et comment la réponse électrique est mesurée à l'aide d'une électrode. (C) Image de microscopie de cellules ciliées cochléaires d'une tortue et de la sonde capillaire utilisée pour les perturber. (D) Tension en fonction du déplacement du faisceau pour les cellules ciliées illustrées dans la partie (C). (Adapté de (A) AJ Hudspeth, Nature, 341:398, 1989. (B) AJ Hudspeth et DP Corey,, Proc. Nat. Acad. Sci., 74:2407, 1977. (C) et (D) AC Crawford et R. Fettiplace, J. Physiol. 364 : 359, 1985.)

    Pour donner un exemple concret, considérons le cas des cellules ciliées de l'oreille. Chacune de ces cellules ciliées présente un faisceau d'environ 30 à 300 stéréocils, comme le montre la figure 3. Ces stéréocils mesurent environ 10 microns de longueur (BNID 109301, 109302). Ces petits appendices cellulaires servent de ressorts chargés de transduire le stimulus mécanique du son et de le convertir en signaux électriques pouvant être interprétés par le cerveau. En réponse aux changements de pression de l'air, les stéréocils sont soumis à des déplacements qui entraînent la fermeture des canaux ioniques, ce qui conduit à son tour à une transduction supplémentaire du signal. Différents stéréocils répondent à différentes fréquences, ce qui nous permet de distinguer les mélodies de la Cinquième Symphonie de Beethoven de la cacophonie d'un klaxon de voiture. Les propriétés mécaniques des stéréocils sont similaires à celles du ressort qui a été discuté dans le cadre de la figure 2. En poussant sur des stéréocils individuels avec une petite fibre de verre comme le montre la figure 3, il est possible de mesurer les déplacements minimaux des stéréocils. qui peut déclencher un changement détectable de tension. Une rotation du faisceau de cheveux de seulement 0,01 degré, correspondant à des déplacements à l'échelle nanométrique à la pointe, est suffisante pour provoquer une réponse en tension à l'échelle mV (BNID 111036, 111038). Comment ces chiffres se comparent-ils à ceux attendus du tremblement thermique des stéréocils ? Le mouvement brownien observé ainsi que des estimations théoriques simples utilisant des modèles de ressort comme celui décrit ci-dessus révèlent des mouvements thermiques des pointes des stéréocils de plusieurs nanomètres. Cependant, le seuil d'audition semble correspondre à des déplacements d'aussi peu que 0,1 nm, comme le montre la figure 3. Cet écart intéressant indique en fait que le faisceau de cheveux est actif et amplifie l'entrée proche de sa fréquence de résonance ainsi que le fait que les stéréocils sont couplés, effets non pris en compte dans l'estimation simple.

    Figure 4 : Réponse à photon unique de photorécepteurs individuels. (A) La configuration expérimentale montre une seule cellule de tige de la rétine d'un crapaud dans un capillaire en verre et soumise à un faisceau de lumière. (B) Traces de courant en fonction du temps pour le photorécepteur soumis à des impulsions lumineuses dans une expérience comme celle illustrée dans la partie (A). (Adapté de (A) D.A. Baylor, et al., J. Physiol., 288:589, 1979 (B) F. Rieke et D.A. Baylor, Rev. Mod. Phys., 70:1027, 1998.)

    Ce même type de raisonnement régit également les limites physiques de nos autres sens. À savoir, il y a un certain bruit intrinsèque ajouté à la propriété du système que nous mesurons. Par conséquent, pour obtenir une « lecture » d'une entrée, la sortie résultante doit être plus grande que les fluctuations naturelles de la variable de sortie. Par exemple, la détection et l'exploitation de l'énergie transportée par les photons sont liées à certains des processus les plus importants de la vie, notamment la photosynthèse et la vision. Combien de photons suffisent pour modifier l'état physiologique d'une cellule ou d'un organisme ? Dans des expériences désormais classiques sur la vision, les courants électriques des cellules photoréceptrices individuelles stimulées par la lumière ont été mesurés. La figure 4 montre comment un faisceau de lumière a été appliqué à des photorécepteurs individuels et comment les traces de courant électrique provenant de telles expériences ont été mesurées. Les expériences ont révélé deux idées clés. Premièrement, les photorécepteurs subissent un déclenchement spontané, même en l'absence de lumière, révélant précisément le type de bruit contre lequel les événements réels (c'est-à-dire l'arrivée d'un photon) doivent rivaliser. En particulier, on pense que ces courants résultent de l'isomérisation thermique spontanée de molécules individuelles de rhodopsine, comme discuté dans la vignette «Combien de molécules de rhodopsine se trouvent dans une cellule en bâtonnet?». Cette réaction d'isomérisation est normalement induite par l'arrivée d'un photon et se traduit par la cascade de signalisation que nous percevons comme la vision. Deuxièmement, l'examen de la nature quantifiée des courants émergeant des photorécepteurs exposés à une lumière très faible démontre que de tels photorécepteurs peuvent répondre à l'arrivée d'un seul photon. Cet effet est montré explicitement sur la figure 4B.

    Une autre classe de paramètres « mesurés » avec une grande sensibilité par les cellules comprend les nombres absolus, les identités et les gradients des différentes espèces chimiques. Il s'agit d'une exigence clé dans le processus de développement où un gradient de morphogène est traduit en une recette pour la formation de motifs. Une interprétation similaire des gradients moléculaires est importante pour les cellules mobiles lorsqu'elles naviguent dans le paysage chimique complexe de leur environnement aqueux. Ces exploits impressionnants ne se limitent pas aux grands organismes multicellulaires réfléchis tels que les humains. On peut dire que même des bactéries individuelles ont une « connaissance » de leur environnement comme illustré dans le système exemplaire de chimiotaxie déjà présenté dans la vignette « Quels sont les nombres absolus de protéines de signalisation ». Cette «connaissance» conduit à un pouvoir de discrimination ciblé où même quelques molécules d'attractif par cellule peuvent être détectées et amplifiées et des différences de concentrations sur une large plage dynamique d'environ 5 ordres de grandeur peuvent être amplifiées (BNID 109306, 109305). Cela permet des comportements unicellulaires dans lesquels les bactéries individuelles remonteront un gradient de concentration de chimioattractant. Pour avoir une idée de la sensibilité exquise de ces systèmes, la figure 5 donne un calcul simple des concentrations mesurées par une bactérie pendant le processus de chimiotaxie et estime les changements d'occupation d'un récepteur de surface qui détecte les gradients. En particulier, si nous pensons à la détection chimique par des récepteurs protéiques liés à la membrane, la manière dont la présence d'un ligand est lue est due à un certain changement dans l'occupation de ce récepteur. Comme le montre la figure, un petit changement de concentration de ligand conduit à un changement correspondant dans l'occupation du récepteur. Pour le cas de la chimiotaxie bactérienne, un gradient typique détecté par les bactéries dans une expérience de microscopie peut être raisonné comme suit. Si l'on considère les bactéries nageant à environ 1 mm d'une pipette avec une concentration de 1 mM de chimiotactique, le gradient est de l'ordre de 10-2 M/m (BNID 111492). Un tel dégradé est-il grand ou petit ? Un seuil de détection de différence de molécule unique peut être défini comme :

    Fait intéressant, des travaux récents ont démontré que les bactéries peuvent même détecter des gradients plus petits que cela (bien qu'un aperçu connexe soit que la quantité réellement «mesurée» par les cellules est en fait le gradient du logarithme de la concentration). Comme indiqué ci-dessus, ce petit gradient peut être mesuré sur une très large gamme de concentrations absolues, illustrant à la fois la sensibilité et la dynamique de ce processus, mais révélant également un mécanisme plus nuancé que la simple hypothèse d'occupation décrite à la figure 5 puisque, comme avec le exemple de cellule ciliée discuté plus tôt dans la vignette, les récepteurs de chimiotaxie sont adaptatifs. Ces mêmes types d'arguments surviennent dans le contexte du développement où l'interprétation du gradient de morphogène est basée sur la mesure de noyau à noyau des différences de concentration. Par exemple, dans l'établissement de la structuration antéro-postérieure de l'embryon de mouche, les noyaux voisins « mesurent » environ 500 et 550 molécules par volume nucléaire et utilisent cette différence pour prendre des décisions sur le devenir du développement.

    En résumé, l'évolution a poussé les cellules à détecter les signaux environnementaux avec à la fois une sensibilité exquise et une plage dynamique impressionnante. Dans ce processus, les limites physiques doivent être respectées, mais les cellules trouvent des solutions créatives. Les photorécepteurs peuvent détecter des photons individuels, le système olfactif se rapproche de la limite de détection d'une molécule unique, les cellules ciliées peuvent détecter des différences de pression aussi petites que 10 -9 atm et les bactéries peuvent détecter des gradients qui correspondent à moins d'une molécule par cellule par longueur de cellule, un résultat éblouissant démonstration de mécanismes subtils et beaux.


    En quoi les protozoaires diffèrent-ils des bactéries ?

    Les protozoaires peuvent être confondus avec de nombreux autres organismes microscopiques, notamment des bactéries. En général, la taille des protozoaires diffère considérablement de celle des bactéries car les protozoaires sont de plus grande taille et structurellement plus complexes. Les bactéries sont procaryotes, ce qui signifie qu'elles n'ont pas d'organites enveloppées dans une membrane et qu'elles n'ont pas de noyau défini.

    Les protozoaires sont eucaryotes et ont des caractéristiques plus avancées en matière d'alimentation, de motilité et de survie globale. Rappelons que les principales caractéristiques des eucaryotes absents des procaryotes sont la présence d'organites liés à la membrane et d'un véritable noyau.

    Paramécie (gauche). Bactéries (à droite)

    Que sont les cellules souches et que font-elles ?

    Les cellules du corps ont des objectifs spécifiques, mais les cellules souches sont des cellules qui n'ont pas encore de rôle spécifique et peuvent devenir presque toutes les cellules nécessaires.

    Les cellules souches sont des cellules indifférenciées qui peuvent se transformer en cellules spécifiques, car le corps en a besoin.

    Les scientifiques et les médecins s'intéressent aux cellules souches car elles aident à expliquer comment certaines fonctions du corps fonctionnent et comment elles peuvent parfois mal fonctionner.

    Les cellules souches sont également prometteuses pour le traitement de certaines maladies actuellement incurables.

    Les cellules souches proviennent de deux sources principales : les tissus corporels adultes et les embryons. Les scientifiques travaillent également sur des moyens de développer des cellules souches à partir d'autres cellules, en utilisant des techniques de « reprogrammation » génétique.

    Cellules souches adultes

    Partager sur Pinterest Les cellules souches peuvent se transformer en n'importe quel type de cellule avant de se différencier.

    Le corps d'une personne contient des cellules souches tout au long de sa vie. Le corps peut utiliser ces cellules souches chaque fois qu'il en a besoin.

    Aussi appelées cellules souches tissu-spécifiques ou somatiques, les cellules souches adultes existent dans tout le corps à partir du moment où un embryon se développe.

    Les cellules sont dans un état non spécifique, mais elles sont plus spécialisées que les cellules souches embryonnaires. Ils restent dans cet état jusqu'à ce que le corps en ait besoin dans un but précis, par exemple en tant que cellules de la peau ou des muscles.

    La vie de tous les jours signifie que le corps renouvelle constamment ses tissus. Dans certaines parties du corps, telles que l'intestin et la moelle osseuse, les cellules souches se divisent régulièrement pour produire de nouveaux tissus corporels pour l'entretien et la réparation.

    Les cellules souches sont présentes à l'intérieur de différents types de tissus. Les scientifiques ont trouvé des cellules souches dans les tissus, notamment :

    • le cerveau
    • moelle
    • sang et vaisseaux sanguins
    • les muscles squelettiques
    • peau
    • le foie

    Cependant, les cellules souches peuvent être difficiles à trouver. Ils peuvent rester non divisés et non spécifiques pendant des années jusqu'à ce que le corps les appelle pour réparer ou développer de nouveaux tissus.

    Les cellules souches adultes peuvent se diviser ou se renouveler indéfiniment. Cela signifie qu'ils peuvent générer divers types de cellules à partir de l'organe d'origine ou même régénérer entièrement l'organe d'origine.

    Cette division et cette régénération sont la façon dont une plaie cutanée guérit, ou comment un organe comme le foie, par exemple, peut se réparer après un dommage.

    Dans le passé, les scientifiques pensaient que les cellules souches adultes ne pouvaient se différencier qu'en fonction de leur tissu d'origine. Cependant, certaines preuves suggèrent maintenant qu'elles peuvent également se différencier pour devenir d'autres types de cellules.

    Cellules souches embryonnaires

    Dès les premiers stades de la grossesse, après que le spermatozoïde ait fécondé l'ovule, un embryon se forme.

    Environ 3 à 5 jours après qu'un spermatozoïde ait fécondé un ovule, l'embryon prend la forme d'un blastocyste ou d'une boule de cellules.

    Le blastocyste contient des cellules souches et s'implantera plus tard dans l'utérus. Les cellules souches embryonnaires proviennent d'un blastocyste âgé de 4 à 5 jours.

    Lorsque les scientifiques prélèvent des cellules souches sur des embryons, il s'agit généralement d'embryons supplémentaires résultant de la fécondation in vitro (FIV).

    Dans les cliniques de FIV, les médecins fécondent plusieurs ovules dans un tube à essai, pour s'assurer qu'au moins un survit. Ils implanteront ensuite un nombre limité d'ovules pour démarrer une grossesse.

    Lorsqu'un spermatozoïde féconde un ovule, ces cellules se combinent pour former une seule cellule appelée zygote.

    Ce zygote unicellulaire commence alors à se diviser, formant 2, 4, 8, 16 cellules, et ainsi de suite. C'est maintenant un embryon.

    Bientôt, et avant que l'embryon ne s'implante dans l'utérus, cette masse d'environ 150 à 200 cellules est le blastocyste. Le blastocyste se compose de deux parties :

    • une masse cellulaire externe qui devient une partie du placenta
    • une masse cellulaire interne qui se développera dans le corps humain

    La masse cellulaire interne est l'endroit où se trouvent les cellules souches embryonnaires. Les scientifiques appellent ces cellules totipotentes. Le terme totipotent fait référence au fait qu'ils ont un potentiel total pour se développer en n'importe quelle cellule du corps.

    Avec la bonne stimulation, les cellules peuvent devenir des cellules sanguines, des cellules de la peau et tous les autres types de cellules dont un corps a besoin.

    Au début de la grossesse, le stade du blastocyste se poursuit pendant environ 5 jours avant que l'embryon ne s'implante dans l'utérus. À ce stade, les cellules souches commencent à se différencier.

    Les cellules souches embryonnaires peuvent se différencier en plusieurs types de cellules que les cellules souches adultes.

    Cellules souches mésenchymateuses (CSM)

    Les CSM proviennent du tissu conjonctif ou du stroma qui entoure les organes et autres tissus du corps.

    Les scientifiques ont utilisé les CSM pour créer de nouveaux tissus corporels, tels que les os, le cartilage et les cellules adipeuses. Ils pourraient un jour jouer un rôle dans la résolution d'un large éventail de problèmes de santé.

    Cellules souches pluripotentes induites (iPS)

    Les scientifiques les créent dans un laboratoire, en utilisant des cellules de la peau et d'autres cellules spécifiques des tissus. Ces cellules se comportent de la même manière que les cellules souches embryonnaires, elles pourraient donc être utiles pour développer une gamme de thérapies.

    Cependant, davantage de recherche et de développement sont nécessaires.

    Pour cultiver des cellules souches, les scientifiques extraient d'abord des échantillons de tissus adultes ou d'embryons. Ils placent ensuite ces cellules dans une culture contrôlée où elles se diviseront et se reproduiront sans se spécialiser davantage.

    Les cellules souches qui se divisent et se reproduisent dans une culture contrôlée sont appelées lignées de cellules souches.

    Les chercheurs gèrent et partagent des lignées de cellules souches à différentes fins. Ils peuvent stimuler les cellules souches à se spécialiser d'une manière particulière. Ce processus est connu sous le nom de différenciation dirigée.

    Jusqu'à présent, il était plus facile de cultiver un grand nombre de cellules souches embryonnaires que de cellules souches adultes. Cependant, les scientifiques font des progrès avec les deux types de cellules.

    Les chercheurs classent les cellules souches en fonction de leur potentiel à se différencier en d'autres types de cellules.

    Les cellules souches embryonnaires sont les plus puissantes, car leur travail consiste à devenir tous les types de cellules du corps.

    Le classement complet comprend :

    Totipotent: Ces cellules souches peuvent se différencier en tous les types cellulaires possibles. Les premières cellules qui apparaissent lorsque le zygote commence à se diviser sont totipotentes.

    Pluripotent: Ces cellules peuvent se transformer en presque n'importe quelle cellule. Les cellules de l'embryon précoce sont pluripotentes.

    Multipotent: Ces cellules peuvent se différencier en une famille de cellules étroitement apparentées. Les cellules souches hématopoïétiques adultes, par exemple, peuvent devenir des globules rouges et blancs ou des plaquettes.

    Oligopotent: Ceux-ci peuvent se différencier en quelques types cellulaires différents. Les cellules souches lymphoïdes ou myéloïdes adultes peuvent le faire.

    unipotent: Ceux-ci ne peuvent produire que des cellules d'un seul type, qui est leur propre type. Cependant, ce sont toujours des cellules souches car elles peuvent se renouveler. Les exemples incluent les cellules souches musculaires adultes.

    Les cellules souches embryonnaires sont considérées comme pluripotentes au lieu de totipotentes car elles ne peuvent pas faire partie des membranes extra-embryonnaires ou du placenta.

    Les cellules souches elles-mêmes ne servent pas à un seul objectif, mais sont importantes pour plusieurs raisons.

    Premièrement, avec la bonne stimulation, de nombreuses cellules souches peuvent assumer le rôle de n'importe quel type de cellule, et elles peuvent régénérer les tissus endommagés, dans les bonnes conditions.

    Ce potentiel pourrait sauver des vies ou réparer des blessures et des lésions tissulaires chez les personnes après une maladie ou une blessure. Les scientifiques voient de nombreuses utilisations possibles pour les cellules souches.

    Régénération tissulaire

    La régénération tissulaire est probablement l'utilisation la plus importante des cellules souches.

    Jusqu'à présent, une personne qui avait besoin d'un nouveau rein, par exemple, devait attendre un donneur puis subir une greffe.

    Il y a une pénurie d'organes de donneurs mais, en demandant aux cellules souches de se différencier d'une certaine manière, les scientifiques pourraient les utiliser pour cultiver un type de tissu ou un organe spécifique.

    Par exemple, les médecins ont déjà utilisé des cellules souches juste sous la surface de la peau pour fabriquer de nouveaux tissus cutanés. Ils peuvent alors réparer une brûlure grave ou une autre blessure en greffant ce tissu sur la peau endommagée, et une nouvelle peau repoussera.

    Traitement des maladies cardiovasculaires

    En 2013, une équipe de chercheurs du Massachusetts General Hospital a rapporté dans PNAS Première édition qu'ils avaient créé des vaisseaux sanguins chez des souris de laboratoire, en utilisant des cellules souches humaines.

    Dans les 2 semaines suivant l'implantation des cellules souches, des réseaux de vaisseaux sanguins s'étaient formés. La qualité de ces nouveaux vaisseaux sanguins était aussi bonne que les vaisseaux naturels avoisinants.

    Les auteurs espéraient que ce type de technique pourrait à terme aider à traiter les personnes atteintes de maladies cardiovasculaires et vasculaires.

    Traitement des maladies du cerveau

    Les médecins pourront peut-être un jour utiliser des cellules et des tissus de remplacement pour traiter des maladies du cerveau, telles que la maladie de Parkinson et la maladie d'Alzheimer.

    Dans la maladie de Parkinson, par exemple, les dommages causés aux cellules du cerveau entraînent des mouvements musculaires incontrôlés. Les scientifiques pourraient utiliser des cellules souches pour reconstituer le tissu cérébral endommagé. Cela pourrait ramener les cellules cérébrales spécialisées qui arrêtent les mouvements musculaires incontrôlés.

    Les chercheurs ont déjà essayé de différencier les cellules souches embryonnaires en ces types de cellules, les traitements sont donc prometteurs.

    Thérapie de déficience cellulaire

    Les scientifiques espèrent un jour être en mesure de développer des cellules cardiaques saines dans un laboratoire qu'ils pourront transplanter chez des personnes atteintes d'une maladie cardiaque.

    Ces nouvelles cellules pourraient réparer les lésions cardiaques en repeuplant le cœur avec des tissus sains.

    De même, les personnes atteintes de diabète de type I pourraient recevoir des cellules pancréatiques pour remplacer les cellules productrices d'insuline que leur propre système immunitaire a perdues ou détruites.

    La seule thérapie actuelle est une greffe de pancréas, et très peu de pancréas sont disponibles pour une greffe.

    Traitements des maladies du sang

    Les médecins utilisent désormais systématiquement les cellules souches hématopoïétiques adultes pour traiter des maladies telles que la leucémie, la drépanocytose et d'autres problèmes d'immunodéficience.

    Les cellules souches hématopoïétiques sont présentes dans le sang et la moelle osseuse et peuvent produire tous les types de cellules sanguines, y compris les globules rouges qui transportent l'oxygène et les globules blancs qui combattent les maladies.

    Les gens peuvent faire don de cellules souches pour aider un être cher, ou éventuellement pour leur propre usage à l'avenir.

    Les dons peuvent provenir des sources suivantes :

    Moelle: Ces cellules sont prélevées sous anesthésie générale, généralement à partir de la hanche ou de l'os pelvien. Les techniciens isolent ensuite les cellules souches de la moelle osseuse pour le stockage ou le don.

    Cellules souches périphériques: Une personne reçoit plusieurs injections qui font que sa moelle osseuse libère des cellules souches dans le sang. Next, blood is removed from the body, a machine separates out the stem cells, and doctors return the blood to the body.

    Umbilical cord blood: Stem cells can be harvested from the umbilical cord after delivery, with no harm to the baby. Some people donate the cord blood, and others store it.

    This harvesting of stem cells can be expensive, but the advantages for future needs include:


    The smallest protist

    © Hervé Moreau, Laboratoire Arago

    The smallest known free-living eukaryotes are marine picoplankton, of which the best-studied is Ostreococcus tauri. These organisms are so small (about 1 micrometer in diameter) that they are near the limit of resolution of ordinary light microscopes. O. tauri has a single chloroplast and a single mitochondrion. Despite their size, these organisms are extremely important contributors to the productivity of the oceans.

    M-J. Chrétiennot-Dinet, C. Courties, A. Vaquer, J. Neveux, H. Claustre, J. Lautier and M. C. Machado .
    A new marine picoeucaryote: Ostreococcus tauri gen et sp. nov. (Chlorophyta, Prasinophyceae).
    Phycologia vol. 34, pages 285-292 ( 1995 ).


    Voir la vidéo: Capsule: La pluricellularité (Février 2023).