BIOLOGIE CELLULAIRE LA CELLULE Métabolisme de la cellule Cours Pré-rentrée PACES 2011 - 2012

ENSEIGNANTS BIOLOGIE CELLULAIRE Mme CHEVALIER poly complets donnés à chaque fin de cours (sinon voir avec votre futur parrain) – cours très bien expliqués + schématisés – annotations Mr LETOURNEL rapide (prise de note difficile) – poly donnés à chaque fin de cours – attention aux schémas (QCMs !!!) Mme BARTHELAIX poly quasiment inutiles (sauf illustrations) – poly donnés à chaque fin de cours – cours parfois confus

PLAN I. DEFINITIONS II. CLASSIFICATION III. STRUCTURE DE LA MEMBRANE PLASMIQUE IV. CYTOPLASME V. NOYAU VI.SYSTÈME ENDOMEMBRANAIRE 6.1 Réticulum Endoplasmique 6.2 Appareil de Golgi 6.3 Lysosomes VII. MITOCHONDRIES

INTRODUCTION 1 millimètre (mm) = 10-3 mètre Rappel des unités : 1 millimètre (mm) = 10-3 mètre 1 micromètre (µm) = 10-6 mètre 1 nanomètre (nm) = 10-9 mètre  Une cellule (ç) animale est de l’ordre de 10 à 100 µm.

I. Définitions La cellule est une unité fonctionnelle, structurale et reproductrice capable de : Croitre Se multiplier Synthétiser la plupart de ses constituants

LES DEUX CATÉGORIES D’ORGANISMES UNICELLULAIRES Ne sont constitués que d’une seule cellule Exemples : bactéries champignons (levures) animaux (paramécies, amibes)

LES DEUX CATÉGORIES D’ORGANISMES PLURICELLULAIRES Sont constitués de plusieurs cellules Exemple : Hommes

CELLULES ORGANES SYSTEME LES CELLULES D’UN MÊME TYPE SONT REGROUPÉES EN TISSUS, EUX MÊME REGROUPÉS EN ORGANES, PUIS EN SYSTÈME. CELLULES ORGANES SYSTEME

II. Classification CELLULES PROCARYOTES Pas de vrai noyau mais un nucléoïde Toujours unicellulaires Division simple (= scissiparité) Peu ou pas d’organites intracellulaires

II. Classification CELULLES EUCARYOTES Présence d’un noyau Unicellulaires ou pluricellulaires Mitose et méiose Présence d’organites intracellulaires

SCHEMA D’UNE CELLULE EUCARYOTE

Cellule eucaryoTe Cellule procaryoTe Membrane plasmique Présente Mitochondries Présentes Absentes Appareil de Golgi Présent Absent Lysosomes Présents dans la plupart des cellules Absents ADN Linéaire (compacté → chromatine) Circulaire Réticulum Endoplasmique Chromosomes Linéaires avec des protéines qui leurs sont liés Circulaires Ribosomes Présents

III. STRUCTURE DE LA MBN PLASMIQUE Frontière entre l’IC et l’EC. Constituée de phospholipides organisés en bicouche (= bicouche lipidique) « Rails d’un chemin de fer »

STRUCTURE D’UN PHOSPHOLIPIDE Une tête hydrophile Une queue hydrophobe (2 chaînes d’acide gras ) Exemples :Phosphatidylcholine (PC), PE, PS…

AGENCEMENT D’UN PHOSPHOLIPIDE RAPPELS : Micelle Liposome  membrane artificielle

Présence de différents types de protéines Extrinsèques ou périphériques (d) (e) Coté extracellulaire (EC) Coté intracellulaire (IC) Intrinsèques à la membrane (a) (b) (c) Transmembranaire (TM) Ancrage par un AG ou GPI

Présence de molécules de cholestérol Amphiphile Rôle dans la fluidité membranaire Absent chez le procaryote = hydrophile = hydrophobe

Présence de glycolipides Lipides + sucres Sur la face EC  Ils constituent le GLYCOCALYX. (=CELL COAT) Microscopie Electronique (ME)

MODÈLE DE LA MOSAÏQUE FLUIDE (SINGER ET NICHOLSON) MOSAIQUE : composition très hétérogène Lipides : différence feuillet IC et feuillet EC Glycoprotéines QUE sur la face EC (Glycocalyx)

MODÈLE DE LA MOSAÏQUE FLUIDE (SINGER ET NICHOLSON) FLUIDE : molécules mobiles dans la mbn

Les phospholipides ont 4 types de mvts : diffusion latérale rotation autour de son axe flip-flop flexion des chaînes d’AG

Diffusion latérale des phospholipides Expérience des héTérocaryons (1)

Diffusion latérale des phospholipides Expérience des héTérocaryons (2)

Flip-flop Mouvement entre hémi membranes Événement rare Flippase Apoptose ou mort cellulaire Cellule normale Cellule apopToTique

Flexion des chaines d’AG Présence de doubles liaisons (C=C)  « AG insaturés » Affaiblissement des interactions entre les chaines d’AG voisins (Ø liaisons Van Der Waals) Membrane plus fluide.

IV. LE CYTOPLASME Subdivisée en 2 grands compartiments : Matrice aqueuse colloïdale = Totalité du matériel délimité par la mbn plasmique Subdivisée en 2 grands compartiments : CYTOSOL (phase aqueuse) ORGANITES IC

V. LE NOYAU Organite volumineux Délimitation / enveloppe nucléaire (double mbn) Présence de pores nucléaires

Contient l’information génétique sous forme de chromatine (complexe ADN/protéines) Associé au réticulum endoplasmique (RE)

VI. LE SYSTÈME ENDOMEMBRANAIRE Constitué des organites IC suivants : RE Appareil de Golgi Lysosomes Réticulum endoplasmique Appareil de Golgi Lysosomes

Tous les organites du SEM sont entourés d’une membrane commune et participent au trafic vésiculaire intracellulaire.

1. LE RÉTICULUM ENDOPLASMIQUE Ensemble de canalicules : = cavités limitées par une membrane  organisation en réseau Continuité / Enveloppe nucléaire (mbn externe)

RE Granulaire ou Rugueux (REG-RER) Ribosomes / face cytosolique RE Lisse (REL) Particularités Ribosomes / face cytosolique Ø Ribosomes Rôles Synthèse de PROTEINES Synthèse de LIPIDES Images en MICROSCOPIE ELECTRONIQUE RE RUGUEUX

2. L’APPAREIL DE GOLGI Association de saccules (unités de base) Saccule TRANS Saccule CIS  DICTYOSOMES. (unités fonctionnelles)

Appareil de Golgi = plusieurs dicTyosomes Dont taille et forme varient / activité cellulaire Plus il y a de synthèse de protéines, plus il y a de dictyosomes dans la cellule.

ROLES DE L’APPAREIL DE GOLGI Réception des protéines : Provenant du RE Modification : Sulfatation Glycosylation… Exportation vers : Lysosomes Vésicules d’exocytose (membrane plasmique) Retour vers RE

3. LES LYSOSOMES Vésicules IC 1.1 à 2 µm Simple membrane Vésicules émises par les saccules du Golgi

Enzymes lytiques (hydrolases acides) ROLES DES LYSOSOMES Digestion des macromolécules

VII. LES MITOCHONDRIES STRUCTURE 4 compartiments Longueur :1 à 2 µm Largeur : 0.5 µm STRUCTURE 4 compartiments membrane externe membrane interne espace IM matrice

Centrale énergétique de la ç Nombre variable (hépatocytes : 2000) Dans les cellules aérobies  Conso O2 Propre génome ROLES DES MITOCHONDRIES Centrale énergétique de la ç Siège de nombreux métabolismes Conversion de l’énergie  ATP O2

ATP Nombreuses R° enzymatiques Transport électrons / Chaine respiratoire Gradient de concentration H+ ATP Synthase Synthèse ATP (matrice mitochondriale) ATP

Exemple de QCM (annales 2010) Concernant le déplacement des phospholipides de la membrane plasmique, donnez la (ou les) réponse(s) vraie(s) A. Il se fait latéralement dans la même couche lipidique B. Il se fait d’une couche à l’autre (phénomène de flip-flop) C. Les mvts sont bloqués par les molécules de cholestérol D. Les mvts sont facilités par la saturation des chaines d’AG E. Les mvts facilitent le déplacement des protéines mbnr

Exemple de QCM (annales 2010) Concernant le déplacement des phospholipides de la membrane plasmique, donnez la (ou les) réponse(s) vraie(s) A. Il se fait latéralement dans la même couche lipidique B. Il se fait d’une couche à l’autre (phénomène de flip-flop) C. Les mvts sont bloqués par les molécules de cholestérol D. Les mvts sont facilités par la INSATURATION des chaines d’AG E. Les mvts facilitent le déplacement des protéines mbnr ABCE

Exemple de QCM Concernant les lysosomes, quelle(s) est (sont) la (les) réponse(s) exacte(s) ? A. Ils n’appartiennent pas au système endomembranaire B. Ils forment un réseau canaliculaire C. Ils contiennent des catalases acides D. Ils sont émis par le réticulum endoplasmique E. Ils assurent la digestion des macromolécules

Exemple de QCM Concernant les lysosomes, quelle(s) est (sont) la (les) réponse(s) exacte(s) ? A. Ils APPARTIENNENT au système endomembranaire B. Ils NE forment PAS un réseau canaliculaire C. Ils contiennent des HYDROLASES acides D. Ils sont émis par l’APPAREIL DE GOLGI E. Ils assurent la digestion des macromolécules E

BON COURAGE !!!! P1 … P2 !!!