Vie et mort des cellules dans les tissus

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Vie et mort des cellules dans les tissus

1. L'épiderme et son renouvellement par les cellules
   souches
2. Épithélium sensoriel
3. Voies aériennes et intestin
4. Vaisseaux sanguins et cellules endothéliales
5. Renouvellement par des cellules souches
   multipotentes la formation des cellules
   sanguines
6. Genèse modulation et régénération du muscle
   squelettique
7. Les fibroblastes et leurs transformations la
   famille des cellules du tissu conjonctif
8. Ingénierie des cellules souches

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Vie et mort des cellules dans les tissus

• Être unicellulaire individu originel
• Être pluricellulaire cellules au service du
  corps tout entier
• Plus de 200 types de cellules différents dans
  lorganisme

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Cells of the Adult Human Body a Catalogue

• How many distinct cell types are there in an
  adult human being? In other words, how many
  normal adult ways are there of expressing the
  human genome? A large textbook of histology will
  mention about 200 cell types that qualify for
  individual names. These traditional names are
  not, like the names of colors, labels for parts
  of a continuum that has been subdivided
  arbitrarily they represent, for the most part,
  discrete and distinctly different categories.
  Within a given category there is often some
  variationthe skeletal muscle fibers that move
  the eyeball are small, while those that move the
  leg are big auditory hair cells in different
  parts of the ear may be tuned to different
  frequencies of sound and so on. But there is no
  continuum of adult cell types intermediate in
  character between, say, the muscle cell and the
  auditory hair cell.
• The traditional histological classification is
  based on the shape and structure of the cell as
  seen in the microscope and on its chemical nature
  as assessed very crudely from its affinities for
  various stains. Subtler methods reveal new
  subdivisions within the traditional
  classification. Thus modern immunology has shown
  that the old category of lymphocyte includes
  more than 10 quite distinct cell types.
  Similarly, pharmacological and physiological
  tests reveal that there are many varieties of
  smooth muscle cellthose in the wall of the
  uterus, for example, are highly sensitive to
  estrogen, and in the later stages of pregnancy to
  oxytocin, while those in the wall of the gut are
  not. Another major type of diversity is revealed
  by embryological experiments of the sort
  discussed in Chapter 21. These show that, in many
  cases, apparently similar cells from different
  regions of the body are nonequivalent, that is,
  they are inherently different in their
  developmental capacities and in their effects on
  other cells. Thus, within categories such as
  fibroblast there are probably many distinct
  cell types, different chemically in ways that are
  not easy to perceive directly.
• For these reasons any classification of the cell
  types in the body must be somewhat arbitrary with
  respect to the fineness of its subdivisions.
  Here, we list only the adult human cell types
  that a histology text would recognize to be
  different, grouped into families roughly
  according to function. We have not attempted to
  subdivide the class of neurons of the central
  nervous system. Also, where a single cell type
  such as the keratinocyte is conventionally given
  a succession of different names as it matures, we
  give only two entriesone for the differentiating
  cell and one for the stem cell. With these
  serious provisos, the 210 varieties of cells in
  the catalogue represent a more or less exhaustive
  list of the distinctive ways in which a given
  mammalian genome can be expressed in the
  phenotype of a normal cell of the adult body.

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http//www.garlandscience.com/textbooks/0815332181
/pdfs/appendix.pdfp//www.garlandscience.com/textb
ooks/0815332181/pdfs/appendix.pdf
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Tissu

• Association de ces types cellulaires qui
  collaborent entre elles
• Forment des organes

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Conséquences du contrôle de lexpression des
gènes et des mécanismes du développement animal

• Création de la diversification cellulaire dans
  lembryon par des mécanismes génétiques
  moléculaires
• Maintien de la diversification des cellules grâce
  au dialogue et à la mémoire des cellules
• Construction des tissus par la matrice extra
  cellulaire
• Mode de vie des cellules spécialisées

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Questions posées

• Comment les cellules collaborent entre elles pour
  exécuter leur tâche ?
• Comment naissent vivent et meurent les nouvelles
  cellules spécialisées ?
• Comment est préservée larchitecture des nouveaux
  tissus malgré leur perpétuel remaniement ?

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Réponses diverses

• Exemples illustrant les principes généraux
• Intéressants par loriginalité de leurs moyens
  détude
• Nombreux problèmes non résolus

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Plan

1. L'épiderme et son renouvellement par les cellules
   souches
2. Épithélium sensoriel
3. Voies aériennes et intestin
4. Vaisseaux sanguins et cellules endothéliales
5. Renouvellement par des cellules souches
   multipotentes la formation des cellules
   sanguines
6. Genèse modulation et régénération du muscle
   squelettique
7. Les fibroblastes et leurs transformations la
   famille des cellules du tissu conjonctif
8. Ingénierie des cellules souches

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Embryon

• 3 feuillets
• Ectoblaste
• I (épiderme)
• II (épithéliums sensoriels)
• Mésoblaste
• Entoblaste

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Ectoblaste

• Nombreuses variétés de tissus
• Spécialisations très différentes
• Modes de vie différents

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Entoblaste

• Couche interne de lembryon ?
• Tube digestif primitif
• Un véritable zoo de types cellulaires qui bordent
  le tube digestif et ses annexes

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Plan

1. Respiratoire
2. Tube digestif
3. Foie

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2 Tube digestif

• Tous les vertébrés nont pas des poumons
• Mais tous (et les invertébrés aussi) ont un tube
  digestif
• Cellules spécialisées dans
• la digestion de nourriture et
• labsorption des molécules nutritives
• Mais ne peuvent pas fonctionner en même temps
  il ne faut pas digérer le tube digestif

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Organisation de la digestion

• Dans un lieu séparé lestomac
• Hydrolyse acide
• Actions enzymatiques
• Passage dans lintestin grêle
• Absorption
• Poursuite de la digestion (à pH neutre)
• ?

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Types cellulaires

• Estomac
• Cellules qui sécrètent lacide
• Cellules qui sécrètent les enzymes à pH acide
• Cellules à mucus
• Glandes (comme le pancréas)
• Cellules qui sécrètent bicarbonates pour
  neutraliser lacide
• Cellules qui sécrètent des enzymes digestives
• Intestin
• Cellules absorbantes
• Cellules qui sécrètent le manteau de mucus

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Mesure supplémentaire de protection

• Renouvellement continu de lépithélium
• Turnover dune semaine ou moins

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Renouvellement dans lintestin grêle

• Épithélium simple recouvrant
• Les villosités qui sévaginent
• Les cryptes qui sinvaginent dans le tissu
  conjonctif sous-jacent

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Fig 22-19 A

• Renouvellement du revêtement de lintestin grêle
• Mouvement général des cellules vers le sommet des
  villosités
• Toutefois quelques cellules (dont certaines
  cellules caliciformes et cellules
  entéro-endocrines) se différencient quand elles
  sont encore dans les cryptes
• Les cellules de Paneth
• Situées au fond des cryptes
• Durée de vie limitée
• Remplacées par la descendance des cellules souches

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Fig 22-19 B

• Coupe dintestin grêle
• Villosités
• Cryptes
• Cellules caliciformes en rouge

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Les cellules souches

• Localisation dans la profondeur des cryptes
• Donnent 4 types de cellules différenciées
• Cellules absorbantes
• Cellules caliciformes
• Cellules de Paneth
• Cellules endocrines

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1 - Cellules absorbantes

• cellules à bordure en brosse
• Nombreuses microvillosités
• Migrent de la région des cellules souches vers la
  surface des villosités

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2 - Cellules caliciformes

• Comme dans lépithélium respiratoire
• Secrètent du mucus
• Migrent de la région des cellules souches vers la
  surface des villosités

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3 - Cellules de Paneth

• Système de défense
• Sécrètent des cryptdynes (famille des défensines)

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Cryptdynes

• Precursor to corticostatin/defensin-related
  peptide
• accumulates to high levels in mouse intestinal
  crypt epithelium during postnatal development
• 70-amino acid residues
• amino acid sequence given in first source

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4 - Cellules endocrines

• Plus de 15 sous-types
• Sécrètent sérotonine et hormones peptidiques
  (comme la cholécystokinine)
• Action sur les neurones et autres types
  cellulaires de lintestin
• Régulation de la croissance, prolifération
  activités des cellules du tube digestif et autres
  tissus
• Action sur le système nerveux (comme des
  neuropeptides)
• Migrent de la région des cellules souches vers la
  surface des villosités

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Fig 22-20 A

• Viennent des cellules souches multipotentes
  indifférenciées du fond des cryptes
• Cellules absorbantes microvillosités
• Absorption
• Ancrage des enzymes de digestion
• Cellules caliciformes

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Fig 22-20 B

• Cellules entéro-endocrines
• Cellules de Paneth

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Renouvellement des 4 types de cellules

• Cellules absorbantes
• Cellules caliciformes
• Cellules endocrines
• Cellules de Paneth

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Cellules absorbantesCellules caliciformesCellule
s endocrines

• Migrent de la région des cellules souches vers la
  surface des villosités
• Étape damplification transitoire
• En sortant de la crypte les précurseurs déjà
  engagés dans la différenciation subissent 4 à 6
  divisions rapides puis arrêtent leur divisions et
  terminent leur différenciation
• 2 à 5 jours entre les cryptes et la mort par
  apoptose au sommet des villosités

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Cellules de Paneth

• Produites en beaucoup plus petit nombre
• Restent au fond des cryptes
• Sont remplacées lentement
• Meurent par apoptose
• Phagocytées par les voisines

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Mystère

• Origine des forces qui conduisent au mouvement de
  ces cellules
• Rôle de la lame basale ?
• Sous-unités de laminine ?1 et ?2 ? lame basale
  des cryptes
• Sous-unités de laminine ?5 ?gradient dans les
  villosités avec un maximum au sommet

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Maintien de la population de cellules souches de
lintestin

1. Deux questions
2. Voie Notch
3. Voie Wnt

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1 - Deux questions

• Quest ce qui contrôle le choix dune cellule
• de garder ses caractères de cellules souche
• ou de sengager dans une voie de différenciation
  ?
• Quest ce qui conduit à la diversification de la
  cellule souche en 4 types de cellules
  différenciées ?

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Deux éléments de réponse

• Notch
• Wnt

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2 - Receptors, Notch

• A family of conserved cell surface receptors that
  contain EPIDERMAL GROWTH FACTOR repeats in their
  extracellular domain and ANKYRIN repeats in their
  cytoplasmic domains.
• The cytoplasmic domain of notch receptors is
  released upon ligand binding and translocates to
  the CELL NUCLEUS where it acts as transcription
  factor.

37
Pathway image captured from the dynamic graphical
display of the information in the Connections
Maps available 05 December 2006. For a key to the
colors and symbols and to access the underlying
data, please visit the pathway (http//stke.scienc
emag.org/cgi/cm/stkecmCMP_19043).

• Sci. STKE, 5 December 2006 Vol. 2006, Issue 364,
  p. cm7 Notch Signaling Pathway. Matthias
  Ehebauer, Penelope Hayward, and Alfonso
  Martinez-Arias

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Notch

• Voie qui gouverne la production des cellules
  entéro-endocrines
• Comme la production des neurones dans le système
  nerveux central
• Mutations qui bloquent Notch ? surproduction de
  cellules entéro-endocrines (au moins chez
  lembryon)

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3 - Wnt Proteins

• Wnt proteins are a large family of secreted
  glycoproteins that play essential roles in
  EMBRYONIC AND FETAL DEVELOPMENT, and tissue
  maintenance.
• They bind to FRIZZLED RECEPTORS and act as
  PARACRINE PROTEIN FACTORS to initiate a variety
  of SIGNAL TRANSDUCTION PATHWAYS.
• The canonical Wnt signaling pathway stabilizes
  the transcriptional coactivator BETA CATENIN.

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Frizzled Receptors

• A family of seven-pass transmembrane cell-surface
  receptors.
• They contain an extracellular cysteine-rich
  domain and are receptors for WNT PROTEINS.
• Frizzled receptors often couple with
  HETEROTRIMERIC G PROTEINS and regulate multiple
  SIGNAL TRANSDUCTION PATHWAYS.

41
http//www.stanford.edu/rnusse/pathways/cell2.htm
l
42
Nusse,R2005p747 Cell biology relays at the
membrane. Nature. 2005, 438(7069)747-9.

• Crucial kinases. a, In cells not activated by
  Wnt, a complex between ?-catenin, Axin, APC and
  GSK3 causes phosphorylation of ?-catenin and its
  consequent destruction. The Wnt receptors LRP6
  and Frizzled are unoccupied. b, Without Axin,
  ?-catenin is stabilized and it enters the nucleus
  to control gene expression. Inset, binding of Wnt
  to cells results in phosphorylation (P) of LRP6
  residues in its cytoplasmic tail. Zeng et al. and
  Davidson et al. show that this is catalysed by
  the GSK3 and CK1? protein kinases. CK1? is
  attached to the membrane by a lipid anchor
  domain. Several other sites on LRP6 that become
  phosphorylated are not shown here. The
  phosphorylated LRP6 recruits Axin, removing it
  from the ?-catenin destruction complex and
  stabilizing ?-catenin.

43
Voie Wnt

• LEF-1/TCF famille de protéines régulatrices de
  gènes impliquées dans la voie Wnt
• Une souris déficiente dans une de ces protéines ?
• Pas de cryptes ?
• Pas de cellules souches ?
• absence de renouvellement de lépithélium formé
  pendant la vie fœtale ?
• Mort précoce
• Hyperactivation de la voie Wnt chez ladulte
• (par mutation du gène APC par exemple) ?
• Hyperprolifération des cellules des cryptes ?
• Souvent cancer

44
Stefan Hoppler and Claire Louise Kavanagh. Wnt
signalling variety at the core Journal of Cell
Science 120, 385-393 (2007)

• TCF/LEF (T-cell factor/lymphoïd enhancer factor)
  function in intestine and colorectal cancer. The
  stem cell population at the base of the crypt in
  the intestine produces a proliferating progenitor
  cell population that migrates up the side of the
  crypt. Upon reaching the crypt-villus junction,
  cells begin to differentiate and continue moving
  up the villus until mature cells are shed into
  the lumen at the tip of the villus. The levels of
  nuclear ?-catenin, and therefore active TCF/LEF,
  are highest at the base of the crypt in the stem
  cell and proliferating progenitor population. In
  this population it is proposed that full-length
  TCF-4 (activating, green) and NTCF-1 (repressing,
  red) are the main active TCF/LEFs. However, when
  mutated Wnt signalling leads to colorectal
  cancer, ectopic expression of full-length LEF-1
  is readily detected. As a result the predominant
  TCF/LEF isoforms present in colorectal cancer are
  activating (green) as opposed to repressive (red)
  TCF/LEFs. The levels of nuclear ?-catenin in
  colorectal cancer are very high because Wnt
  signalling pathway mutations mean that -catenin
  cannot be degraded.

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Warren StroberScience 25 August 2006 Vol 313,
Issue 5790, Pages 1016-1145Unraveling Gut
Inflammation
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Warren StroberScience 25 August 2006 Vol 313,
Issue 5790, Pages 1016-1145Unraveling Gut
Inflammation