Les fonctions cellulaires Introduction La nutrition échanges sans mouvements de membrane transport passif la diffusion l’osmose transport actif échanges avec mouvements de membrane l’endocytose l’exocytose La respiration La mort cellulaire l’apoptose La nécrose

Introduction La cellule va assurer différentes fonctions: nutrition respiration mort cellulaire croissance et reproduction mouvement

Définitions : anabolisme : ensemble des réactions de synthèse ex : synthèse des protéines catabolisme : ensemble des réactions de dégradation ex: respiration cellulaire métabolisme : ensemble des réactions d’anabolisme et de catabolisme L’anabolisme consomme de l’énergie, le catabolisme produit de l’énergie

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A. La nutrition Pour satisfaire ses besoins d'énergie et pour assurer sa fonction spécifique, la cellule a besoin : de puiser dans le milieu extracellulaire les différents combustibles, oxygène et matières premières qui sont nécessaires à son métabolisme d'éliminer les sécrétions et les déchets toxiques qu'elle produit les échanges entre les compartiments intracellulaire et extracellulaire sont donc obligatoires pour le maintien de la vie cellulaire

Rappel: l’intérieur de la cellule est séparée du milieu extracellulaire par la membrane plasmique, qui est de nature lipidique et protéique. Seuls les éléments liposolubles peuvent la traverser facilement, les éléments hydrosolubles nécessitent l’aide de protéines transmembranaires

1. Échanges sans mouvements de membrane Deux modes de transports transmembranaires: transport passif (pas d’énergie): la diffusion l’osmose transport actif (énergie et intervention active des protéines membranaires)

Transport passif La diffusion solvant : liquide dans lequel sont dissoutes des particules appelées solutés dans un solvant, les solutés se déplacent toujours du milieu le plus concentré au moins concentré jusqu’à un état d’équilibre dans l’organisme, sous l’effet de la température, les particules s’agitent de façon désordonnée et se heurtent les unes aux autres = agitation thermique

+ - la diffusion passive substance liposolubles (O2, CO2, certaines vitamines, acides gras, hormones stéroides) diffusion selon un gradient de concentration (+ vers -) pas de dépense d’énergie + Milieu extracellulaire cytoplasme -

la diffusion facilitée molécules hydrosolubles (ex : glucose, ions…) diffusion selon un gradient de concentration nécessite des transporteurs spécifiques (canaux ou pores) ne consomme pas d’énergie

l’eau n’est pas soluble dans les lipides L’osmose l’eau n’est pas soluble dans les lipides le libre passage de l’eau à travers la membrane se fait par des protéines transmembranaires : les aquaporines l’eau contient des molécules de solutés dissoutes (eau = solvant) membrane semi-perméable (ne laisse passer que l’eau)

Plus il y a de molécules dans une solution, plus la concentration en solutés est élevé et plus la concentration en eau est basse : les déplacements d’eau à travers la membrane se font du milieu le moins concentré en solutés vers le milieu le plus concentré en solutés Globule rouge normal Milieu isotonique GR – turgescence Milieu hypotonique GR – plasmolyse Milieu hypertonique

Le transport actif ce mode de transport concerne les solutés qui circulent à l’encontre de leur gradient de concentration ( - vers +) ex: Acides aminés (proline, alanine, leucine…), ions (Na+, K+…) nécessite un transporteur protéique spécifique du soluté couplé à un système donneur d’énergie (ATP-> ADP + Pi) Exemple de la pompe ionique Na+/ K+ : nécessité de maintenir un déséquilibre à travers la membrane de ces ions qui est à la base de la conduction nerveuse et de l’excitabilité musculaire

Na+ K+ ATP ADP + Pi Schéma de la pompe ionique Na+/K+

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2. Échanges avec mouvements de membrane mouvements au niveau cellulaires et non plus moléculaires l’endocytose et l’exocytose nécessitent de l’énergie a. l’endocytose invagination de la membrane plasmique qui internalise des substances extracellulaires dans le compartiment intracellulaire formation de vacuoles (membrane) pinocytose endocytose par récepteurs phagocytose

capture non spécifique de petites quantités de liquide extracellulaire pinocytose du grec pinein: boire capture non spécifique de petites quantités de liquide extracellulaire nombreuses petites vacuoles (0,1 µm de diamètre) endocytose par récepteurs internalisation spécifique du ligand lié à son récepteur vésicules d’endocytose phagocytose du grec phagein: manger capture de particules solides plus ou moins grosses (bactéries, débris cellulaires) cellules spécialisées : cellules du système immunitaire (macrophages) Phagocytose de bactérie X 18 000

Devenir des vésicules d’endocytose ? le contenu est dégradé par les enzymes lysosomiales puis utilisé par la cellule ou stocké les vésicules traversent la cellule et sont rejetées de l’autre coté de la cellule = trancytose l’exocytose phénomène inverse de l’endocytose les substances intracellulaires sont libérées dans le milieu extracellulaire fusion de la membrane des vacuoles avec la membrane plasmique

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conséquence : production d’énergie sous forme d’ATP B. La respiration respiration cellulaire : dégradation de molécules combustibles consommant de l’O2 et produisant du CO2 et de l’H2O conséquence : production d’énergie sous forme d’ATP combustibles : glucides simples, acides gras, nucléotides siège de la respiration cellulaire : la mitochondrie énergie ATP + chaleur O2 substrats à oxyder H2O CO2

Les étapes de la respiration cellulaire: La glycolyse (dégradation du glucose en pyruvate) Le cycle de Krebs (formation du NADH,H+ et FADH2) La chaîne de transport d’électrons : phosphorylation oxydative du NADH, H+ et FADH2 (synthèse d’ATP) Bilan: C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + énergie (ATP et chaleur) glucose

La respiration cellulaire : exemple du glucose

Le catabolisme cellulaire permet à la cellule de produire : des éléments simples à partir de glucides, protides, lipides grâce à l’action d’enzyme de l’énergie grâce des mécanismes d’oxydo-réduction du glucose

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C. La mort cellulaire Il existe deux types de mort cellulaire l’apoptose = mort cellulaire programmée la nécrose = mort cellulaire non programmée L’apoptose mort cellulaire programmée très régulée (suicide de la cellule) mort cellulaire active induite par des signaux mort de la cellule dans des conditions physiologiques pas d’éclatement de la cellule pas de réaction inflammatoire (pas de cicatrice)

sculpture des membres au cours de l’embryogenèse Rôle de l’apoptose : sculpture des membres au cours de l’embryogenèse chez l’adulte : équilibre apoptose / mitose: homéostasie cellulaire sélection des cellules du système immunitaire défaut d’apoptose : processus de cancérisation fœtus 18 semaines fœtus 44 jours

2. La nécrose - mort cellulaire non programmée brûlures, infections, agressions brutales… - mort de la cellule dans des conditions non physiologiques éclatement de la cellule réaction inflammatoire (cicatrice)