I/ Généralités sur la structure cellulaire:
La plupart des cellules comportent trois sous-divisions:
-> La membrane cellulaire, le noyau, le cytoplasme
A) La membrane cellulaire forme la frontière de la cellule.
Elle est mince, enveloppe chaque cellule et sépare son contenu de l'environnement.
Elle est un moyen de protection et de contrôle de façon séléctives le mouvement des mollécules entre le LEC et LIC.
Elle peut donc permettre l'entrée de nutriments essentiels à la cellule et la sortie de produits fabriqués par elle même sans qu'il y ait un excès d'échanges.
B) Le noyau contient l'ADN
Le composant intracellulaire le plus volumineux, sphérique, généralement situé au milieu de la cellule et est séparé du reste de la cellule par une membrane de deux couches. (membrane cellulaire percée par les pores nucléaires qui permettent les échanges avec le cytoplasme.
L'ADN se trouve dans le noyau, deux fonctions primordiales:
-> Diriger synthèse des protéines.
-> Sert de patron lors de la réplication du génome pendant la division cellulaire.
L'ADN est responsable du type et de la quantité des différents enzymes et protéines produites du coup le noyau tient sous sa dépendance la plupart des activités cellulaires.
Tout d'abord:
-> Code génétique de l'ADN d'une protéine est transcris en ARNmessager.
-> Il sort du noyau et apporte dans le cytoplasme le message codé à l'ARNribosomal.
-> Celui-ci déchiffre le code et le traduit en la séquence d'acide aminés correspondante à la protéine.
-> L'ARN de tranfert amène l'acide aminé dans le cytoplasme au lieu de synthèse de la protéine.
L'ADN sert de patron lors de la division cellulaire de sorte que la cellule fille soit semblable à la cellule mère
C) Le cytoplasme comporte différents organites et le cytosol.
Le cytosol est la sorte de gel qui entoure les organites.
Les organites prennent en général la moitié de l'espace, ils sont séparés du cytosol par une membrane similaire à la plasmatique.
Presque toutes les cellules contiennent six organites différents.
→ Réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, lysosomes, peroxysomes, mitochondries et les « vaults »
Les organites de même types forment un compartiment qui contient un ensemble particulier de constituants responsables d'une fonction donnée.
De ce fait, des phénomènes chimiques incompatibles entre eux peuvent avoir lieux en même temps.
Exemple: Les lysosomes qui détruisent des protéines indésirables sont confinés pour pas qu'ils détruisent les protéines même de la cellule.
Le cytosol est une masse semi-liquide parcouru par les protéines qui forment le cyto-squelette.
Le cytosol est le lieu de certaines réactions.
Le cytosquelette donne la forme de la cellule, contribue à l'organisation et responsable des mouvements.
II/ Le réticulum endoplasmique
Il y a deux variétés: lisse et rugueux.
RE lisse: réseau de fins tubules interconnectés
RE rugueux: Lamelles aplatis parallèle les unes aux autres en continuité avec le lisse malgré la différence de structure et fonction.
Le RE est délimité par une membrane replié de nombreuses fois et qui isole un espace clos: lumière.
La quantité de RE lisse ou rugueux dépend du type et de l'activité de la cellule.
Ex: nombreux dans cellules exocrine du pancreas/ cellules sécrétrices d'anticorps (cellules immu)
A) Le réticulum endoplasmique rugueux synthétise les protéines destinées à la sécrétion ou à la construction de membranes.
L'aspect rugueux est dû à des ribosomes de petites taille face externe de la membrane qui synthétisent les protéines sur commande de l'ADN.
Tous les ribosomes ne sont pas solidaires au RE, certains sont libres dans le cytosol.
Le RE rugueux avec les ribosomes synthétisent et libèrent des protéines dans sa lumière (espace plein de liquide). Deux rôles possibles (l'un ou l'autre) des protéines:
→ Destinés à être exportées hors de la cellule comme produit de sécrétion(hormones protéiques/ enzymes)
→ Utilisés dans la cellule pour la construction de nouvelles membranes ou constituants protéiques des organites.
→ Protéine des lysosomes (digestion cellulaire)
Toutes les membranes sont composés de protéines et lipides.
De ce fait, les RE sont nombreux dans les cellules spécialisées dans la synthèse des protéines (ex: celles qui synthétisent enzymes digestives) et dans les cellules qui nécessitent la formation de beaucoup de membranes (ex: cellule immature de l'œuf)
Les protéines qui sont dans la lumières ne peuvent pas sortir et donc aller dans le cytosol.
Les ribosomes « libres » synthétisent des protéines utilisées dans le cytosol.
Le RE sert donc à séparer les protéines du cytosol (ribo libres) de celles qui vont être exportées ou utilisées pour la production de nouveaux constituants cellulaires.
B) Le réticulum endoplasmique lisse empaquette les nouvelles protéines dans des vésicules de transport.
Le RE est lisse car il n'a pas de ribosomes et donc pas de synthèse de protéines.
Dans les cellules il est généralement peu abondant et sert de stockage et d'expédition des molécules qui quittent le RE.
Le RE lisse est associé à la synthèse des lipides et lipoprotéines.
Abondant dans adypocytes: mise en réserve des triglycérides
Abondant dans cellule endocrine productrice d'hormones stéroïdes (lipidique)
Les protéines passent du rugueux au lisse.
Ensuite des zones du RE lisse bourgeonnent, se détachent du RE et forment des vésicules de transport.
Ces vésicules gagnent l'appareil de Golgi où est complétée la finition de leur contenu.
Dans certaines cellules, le RE lisse est abondant et a un rôle supplémentaire.
Ex: cellules musculaires, R sarcoplasmique qui stocke du calcium et est important dans la contraction musculaire.
III/ Appareil de Golgi
C'est un empilement de sacs aplatis légèrement incurvés.
Le nombre de strates varie selon les cellules.
Certaines cellules n'ont qu'une seule, les cellules spécialisées dans la sécrétion de protéines peuvent en avoir des centaines.
A) Des vésicules de transport portent vers le complexe de Golgi leur contenu qui y subit des modifications additionnelles.
La membrane de la vésicule fusionne avec celle de la strate la plus proche du centre.
La vésicule s'ouvre et déverse dans la cavité.
Le matériel synthétisé du RE à l'état brut traverse l'appareil de Golgi de la couche la plus profonde à la plus superficielle. Durant ce trajet, deux fonctions:
→ Transformation des produits bruts en produits finis:
Les protéines acquièrent leur configuration définitive grâce par exemple à la fixation de glucides.
→ Tri et adressage des produits finis vers leur destination finale.
Ils sont triés selon le rôle et la destination par exemple: ceux qui seront sécrétés à l'extérieur de la cellule/ ceux qui seront pour utilisés pour de nouvelles membranes.
B) Le complexe de Golgi conditionne les vésicules sécrétoires destinées à l'exocytose.
Les produits finis sont accumulés dans les extrémités dilatées des saccules du Golgi.
Ces extrémités se détachent et forment des vésicules libres.
Chaque vésicule prend un produit particulier pour assurer la destination finale.
La membrane des vésicules de destination spécifique contient des protéines à sa surface.
Ces protéines spécifiques est un marqueur d'accostage (comme un timbre) et se dirigent vers une autre protéine récepteur d'accostage dans la cellule (adresse d'une maison)
Dans les cellules sécrétrices, de nombreuses vésicules de sécrétion sont formées à partir du Golgi par bourgeonnement.
Exemple: Cellules endocrines et cellules des glandes du tubes digestifs sécrétrices d'enzymes.
Les produits de sécrétion restent dans les vésicules jusqu'à que la cellule soit stimulé par un signal spécifique qui demande la libération du produit.
Lors du stimulus, le vésicule gagne la périphérie de la cellule, leur membrane fusionne avec celle de la cellule puis elles s'ouvrent et le produit de sécrétion est déversé à l'extérieur: Exocytose.
La fusion ne se fait pas avec les organites pour éviter la libération dangereuse.
IV/ Lysosomes et endocytose
En moyenne: 300 lysocomes par cellule.
A) Rôle du lysosome: système digestif de la cellule.
Ce sont des saccules entourés de membrane contenant de puissants enzymes hydrolytiques qui catalysent des réactions d'hydrolyse qui scindent des débris cellulaires indésirables ou des matériaux étrangers comme des bactéries.
Ces enzymes sont semblable aux enzymes digestifs qui clivent les aliments.
Ils sont de forme et taille variable selon le contenu à digérer, en général de forme ovale.
B) Les matériaux extra-cellulaires sont importés dans la cellule par endocytose.
Le matériel extra-cellulaire est apporté par endocytose, il y en a 3 types selon la nature des matériaux:
→ Pinocytose.
→ Endocytose par l'intermédiaire d'un récepteur.
→ Phagocytose.
1/ Pinocytose:
Une gouttelette non-spécifique de LE est internalisée.
La membrane plasmique s'invagine et forme une poche qui contient un peu de LE.
La membrane se referme et devient une petite vésicule d'endocytose intracellulaire.
La pinocytose a donc deux rôles:
→ Apporter du LEC dans la cellule
→ Récupérer des fragments de membranes cellulaire qui ont été ajoutés à la surface de
la cellule lors de l'exocytose.
2/ Endocytose médiée par un récepteur:
C'est un processus spécifique par lequel la cellule importe de grosses molécules dont elle a besoin.
Il y a la liaison d'une molécule particulière à un récepteur spécifique à la surface de la membrane.
Cette liaison entraine l'invagination de la membrane ce qui enferme la molécule à l'intérieur de la cellule. Exemple: insuline, cholestérol.
Certains virus peuvent entrer dans une cellule grâce à ce mécanisme.
Exemple: grippe, VIH.
3/ Phagocytose:
Les grosses particules multimoléculaires sont internalisées.
Beaucoup de cellules sont capables de pinocytose, endocytose mais peu de phagocytose.
Ces cellules sont des phagocytes dont les plus notables sont les leucocytes. (rôle de défense de l'organisme)
Lorsqu'une cellule rencontre ces types de molécules (ex: bactérie). Elle émet des prolongements appelés pseudodopes qui enferment la particule dans une vésicule internalisée.
Un lysosome fusionne avec la membrane de la vésicule de phagocytose et libère ses enzymes hydrolitiques.
Ces enzymes scindent les matériaux en substances simples réutilisables (aa, glucose, acide gras)
C) Les lysosomes suppriment les parties inutiles de la cellule mais pas celles qui sont utiles.
Ils peuvent fusionner avec les organites âgés ou usagés pour les éliminer de la cellule.
Les lysosomes qui ont effectués leurs tache deviennent des résidus. Il y a une auto-digestion qui permet le renouvellement des organites.
V/ Peroxysomes et détoxification.
Il y en a des centaines et sont ½ ou 1/3 de la taille d'un lysosome.
A) Les peroxysomes contiennent des enzymes oxydants qui détoxifient des déchets variés.
Ils utilisent donc l'oxygène pour enlever l'hydrogène de molécules particulières.
Ex: éthanol.
VI/ Mitochondries et production d'ATP.
Le nombre va d'une centaine à plusieurs milliers
A) Les mitochondries, les organites producteurs d'énergie, sont entourées d'une double membrane.
Elles transforment l'énergie contenu dans les nutriments en une forme d'énergie utilisable.
Elle fournissent 90% de l'énergie dont l'organisme a besoin.
Le nombre de mitochondries dépend de la demande énergétique de la cellule.
Elles ont la forme de bâtonnets ou d'ovales et sont entourées par une double membrane.
→ membrane externe lisse.
→ membrane interne qui forme une série de replis appelés crêtes qui est remplie d'une sorte de gel appelé matrice.
Les crêtes contiennent des protéines de transport des électrons qui sont responsables de la conversion de l'énergie des nutriments en énergie utilisable.
Les crêtes permettent un espace disponible plus grand de la membrane.
La matrice contient une mixture de centaine d'enzymes soluble qui préparent les molécules de nutriments en vue de la production finale d'énergie.
B) Les mitochondries ont un rôle essentiel dans la production d'ATP:
La source d'énergie de l'organisme se trouve dans les liaisons carbone des aliments.
L'organisme ne peut pas directement l'utiliser et donc doit l'extraire et la convertir en énergie utilisable:
→ Liaison phosphate de l'adénosine tri-phosphate (ATP) (adéno + 3 groupe phosphate.)
Une grande énergie est libérée lorsqu'une de ces liaisons est rompue.
Pour obtenir directement de l'énergie, la cellule peut rompre la liaison phosphate terminale de l'ATP, ce qui donne l'ADP.
ATP → ADP + Pi + énergie
Pi: Phosphate inorganique
ADP: Adénosine diphosphate.
Les molécules glucides qui sont dans les nutriments ne libèrent pas d'énergie, ils sont scindés en glucose, passe du sang à la cellule par le cytosol.
L'ATP est généré lors de la dégradation des molécules de nutriments absorbés en trois étapes: Glycolyse, cycle de l'acide citrique, chaîne de transport des électrons.
1/ Glycolyse.
C'est une suite de 10 réactions chimiques qui convertissent les molécules de glucides à 6 carbones en deux molécules d'acide pyruvique à 3 carbones dans le cytosol.
Une partie des liaisons chimiques contiennent l'énergie qui sert à convertir l'ADP en ATP.
Mais la glycolyse n'est pas une grande source d'énergie. On a deux molécules d'ATP pour une molécule de glucose.
Une partie de l'énergie est bloquée dans les liaisons chimiques de molécules d'acide pyruvique.
C'est là qu'entre en jeu la mitochondrie.
2/ Cycle de l'acide citrique.
L'acide pyruvique peut être transféré dans la matrice des mitochondries.
Il est dégradé en une molécule en deux carbones qui est l'acide acétique.
3C → C02 + H + 2C
C02 est finalement éliminé hors de l'organisme comme un déchet de fin de chaine.
Vu qu'il y a une rupture de liaison carbone-hydrogène, un atome hydrogène est libéré.
