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La cellule eucaryote : structure et fonctions, Lecture notes of Biomechanics

Ce document présente une introduction détaillée à la cellule eucaryote, explorant sa structure, ses organites et leurs fonctions. Il couvre des concepts clés tels que la membrane plasmique, le noyau, le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, les mitochondries, les peroxysomes et le cytosquelette. Le document met également en évidence les différences entre les cellules animales et végétales, en soulignant les organites spécifiques à chaque type de cellule.

Typology: Lecture notes

2021/2022

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07/10/19
14/10/19
DE LA MOLECULE A LA CELLULE
LA CELLULE EUCARYOTE
I – Introduction
Protistes, Eumycètes, Végétaux et Animaux
Cellule caractérisée par la présence d’un noyau
Plus complexe que la cellule procaryote
Un réseau intracellulaire de membranes dynamique dans les cellules eucaryotes
(Exemple de la cellule animale)
→ Réseau de membranes intracellulaires
Compartimentation
microenvironnements propices à certaines fonctions métaboliques spécialisées
Réseau dynamique
Exocytose : mécanisme par lequel la cellule libère de grandes biomolécules à travers sa membrane
L’exocytose a lieu quand des vésicules de transport ou de sécrétion fusionnent avec la membrane
plasmique et que leur contenu sort dans le milieu extracellulaire (de la cellule vers l’extérieur)
Endocytose : mécanisme de transport de molécules voire de particules (virales, bactériennes, etc.)
vers l'intérieur de la cellule (de l’extérieur vers l’intérieur)
-Membranes liées directement (physiquement) qui se prolongent dans toute la cellule
-Membranes liées indirectement par le biais des échanges et du flux vésiculaire
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DE LA MOLECULE A LA CELLULE

LA CELLULE EUCARYOTE

I – Introduction

 Protistes, Eumycètes, Végétaux et Animaux

 Cellule caractérisée par la présence d’un noyau

 Plus complexe que la cellule procaryote

Un réseau intracellulaire de membranes dynamique dans les cellules eucaryotes

(Exemple de la cellule animale) → Réseau de membranes intracellulaires Compartimentation → microenvironnements propices à certaines fonctions métaboliques spécialisées

Réseau dynamique

Exocytose : mécanisme par lequel la cellule libère de grandes biomolécules à travers sa membrane L’exocytose a lieu quand des vésicules de transport ou de sécrétion fusionnent avec la membrane plasmique et que leur contenu sort dans le milieu extracellulaire (de la cellule vers l’extérieur) Endocytose : mécanisme de transport de molécules voire de particules (virales, bactériennes, etc.) vers l'intérieur de la cellule (de l’extérieur vers l’intérieur)

  • Membranes liées directement (physiquement) qui se prolongent dans toute la cellule
  • Membranes liées indirectement par le biais des échanges et du flux vésiculaire

Organites II – Structures cellulaires A - Communes à toutes les cellules eucaryotes

  • Membrane plasmique
  • Cytoplasme : tout ce qui est dans la membrane plasmique
  • Noyau
  • Réticulum endoplasmique
  • Mitochondrie
  • Appareil de Golgi
  • Peroxysomes
  • Cytosquelette Organites = structures intracellulaires délimitées par une membrane  La membrane plasmique (= plasmalemme) Membrane = deux feuillets visibles au microscope électronique (MET) = assemblage lipides-protéines + glucides Propriétés : fluidité, asymétrie, perméabilité sélective

→ Diffusion simple → Diffusion facilitée Transport actif

  • Déplacement contre le gradient de concentration (perméases)
  • Energie fournie (directement ou non) par l’ATP Ex : pompe à sodium et à potassium Transport passif Transport actif
  • Diffusion selon le gradient de concentration → Diffusion simple → Diffusion facilitée
  • Pas de dépense d’énergie
  • Déplacement contre le gradient de concentration (perméases)
  • Energie fournie (directement ou indirectement) par l’ATP  Fonctions : o Délimitation du contenu de l’ensemble de la cellule o Transport/échange entre le milieu intra- et extracellulaire o Communication intercellulaire via des signaux chimiques o Adhérence des cellules animales entre elles et dans le milieu (matrice extracellulaire) Chaque membrane a son propre ensemble de protéines qui varie en fonction de la cellule Fonctions des protéines de la membrane plasmique :
  1. Transport
  1. Activité enzymatique
  2. Transduction des signaux
  3. Reconnaissance intercellulaire
  4. Adhérence intercellulaire
  5. Fixation au cytosquelette et à la matrice extracellulaire  Le noyau

Système endomembranaire étendu (citernes) Fonctions : « Usine biosynthétique » Le RE lisse (REL) :

  • Synthèse des lipides membranaires, des stéroïdes
  • Détoxification : modification des substances toxiques d’origine interne ou externe facilitant ainsi leur élimination Ex : médicaments, drogues, alcool, bilirubine Le RE granuleux (REG) :
  • Siège de la synthèse, maturation et transport de certaines protéines Maturation :
  • Glycosylation → glycoprotéines
  • Repliement → forme native  L’appareil de Golgi Système endomembranaire dynamique (ensemble de saccules membraneux aplatis) Fonctions : « centres de réceptions et d’expéditions » o Maturation, tri et transport des protéines de synthétisées au niveau du REG o Rôle « d’étiquettes moléculaires » dans l’adressage des protéines Synthèse des protéines par les ribosomes libres ou liés au réticulum dans les cellules

o Rôle majeur dans l’exocytose : fusion des vésicules de sécrétion avec la membrane plasmique ExocytoseLa mitochondrie

  • Organites semi-autonome (ADN, ribosomes)
  • « Centrale énergétiques » de la cellule  Siège de la production d’énergie (ATP)  Les péroxysomes

Propriétés Microtubules (polymères de tubuline) Microfilaments Filaments intermédiaires Structure Cylindres creux : paroi formée de 13 colonnes (protofilaments) de molécules de tubuline Deux brins d’actine entortillés, chacun étant un polymère de sous-unités d’actine Diverses protéines fibreuses enroulées de façon à former un gros câble (ou une superhélice) Diamètre 25 nm hors tout dont 15 nm de diamètre intérieur 7 nm environ De 8 à 12 nm Sous-unité protéiques Tubulines α et β Actine Selon le type cellulaire, une ou plusieurs protéines de la famille des kératines Fonctions principales - Maintien de la forme cellulaire (charpente résistant à la compression)

  • Mobilité cellulaire (ils sont l’une des composantes des cils et des flagelles)
  • Mouvements des chromosomes lors de ma division cellulaire
  • Mouvement des organites
    • Maintien de la forme cellulaire (éléments supportant la tension)
    • Modification de la forme cellulaire
    • Contraction musculaire
    • Cyclose
    • Mobilité cellulaire (des microfilaments d’actine aidés de filaments de myosine poussent le cytoplasme contre la membrane plasmique et déplacent ainsi la cellule)
    • Formation du sillon de division cellulaire
      • Maintien de la forme cellulaire (éléments supportant la tension)
      • Fixation du noyau et de certains organites
      • Formation de la lamina nucléaire Microtubules :
  • Cylindres creux constitués de **dimères de tubuline
  • Structures orientées**
  • Polymérisation / dépolymérisation en permanence
  • Organisation à partir des centrosomes (cellules animales) Rôles :
  • Maintien de la forme de la cellule
  • Séparation des chromosomes (division)
  • « Voies » de circulation pour les organites
  • Déplacement/mouvement (flagelles, cils) « Voies » de circulation : Rôle des protéines motrices : dynéine et kinésine

Déplacement des organites :

  1. Organites
  2. Protéine motrice
  3. Récepteur
  4. Microtubules Flagelles et cils : Disposition particulière des μtub + dynéine → battements des cils et des flagelles Flagelle :
  • Paire centrale de μtub
  • Cercle de 9 doublets
  • Protéines reliant les μtub
  • Dynéine Corpuscule basal ≈ centriole Microfilaments :
  • Cylindres de 2 chaînes de molécules d’actines
  • Polarisés, rigides, linéaires ou en réseau structuraux

Filaments intermédiaires :

  • Constitués de protéines de la famille des kératines
  • Diamètres variables (fonction des sous-unités protéiques)
  • Stables, robustes
  • Constitueraient l’armature permanente de la cellule Exemple :
  • Lamina nucléaire/noyau
  • Neurofilaments / axone B – Spécifiques aux cellules animales  Les lysosomes : digestion intracellulaire Phagocytose (endocytose)  Les centrioles Centre organisateur des microtubules (MTOC) C – Spécifiques aux cellules végétales  Paroi cellulaire/pectocellulosique
  • Entoure toutes les cellules
  • Assemblage de protéines et de polysaccharides Organisée en plusieurs couches :
  • Lamelle primaire
  • Paroi primaire
  • Paroi secondaire Fonctions :
  • Protection/Défense
  • Croissance
  • Maintien de la forme/du volume de la cellule et du port dressé des plantes
  • Echanges intercellulaires (canaux = plasmodesmes)  Les plastes Plastes = famille d’organites végétaux qui dérive des proplastes
  • Organites délimités par une double membrane (lignée verte)
  • Organites semi-autonomes (ADN, ribosomes) Leucoplaste : non pigmentés (tissus non photosynthétiques) Fonction : stockage
  • Amidon → amyloplaste
  • Protéines → protéoplaste
  • Lipides → oléoplaste Chloroplaste : pigmentés, chlorophylle (tissus photosynthétiques)