La cellule

Les niveaux d’organisation du vivant

Les niveaux d’organisation du vivant organismes organes cellules molécules appareils tissus organites

Qu’est-ce qu’un organisme ? organismes

Qu’est-ce qu’un organisme ? Un organisme est l'ensemble des structures qui constituent l'être vivant. Chez les organismes complexes, les grandes fonctions telles que la reproduction, la nutrition et la relation au monde extérieur sont assurées par ce que l'on appelle des appareils (ou systèmes). organismes

Qu’est-ce qu’un appareil (ou système)? Attention ! Certains appareils (ou systèmes) du corps humain ne sont pas représentés ci-dessous !!! appareils

Qu’est-ce qu’un appareil (ou système)? appareils Un appareil est un ensemble d’organes, possédant chacun leurs spécificités structurelles et fonctionnelles, mais contribuant tous à la réalisation d'une des grandes fonctions de l‘organisme (p.ex. digestion, respiration, défense du corps, etc.).

Quelques organes de l’appareil digestif Qu’est-ce qu’un organe ? organes Quelques organes de l’appareil digestif Oesophage Estomac Duodénum Foie Pancréas Côlon Intestin grêle

Qu’est-ce qu’un organe ? Un organe est constitué de plusieurs tissus regroupés, qui accomplissent chacun une fonction au sein de l'organe. Chaque organe contribue au fonctionnement de l’appareil auquel il appartient (ex. estomac dans le système digestif). Les divers organes jouent des rôles complémentaires: - Estomac = digestion Foie = usine de retraitement des déchets; Côlon = lieu d’absorption de l’eau, etc. organes

Quelques tissus du côlon Qu’est-ce qu’un tissu ? Épithélium tissus Épithélium, muqueuse et muscle Quelques tissus du côlon Muscle Plaques de Peyer

Qu’est-ce qu’un tissu ? tissus Un tissu est un regroupement de nombreuses cellules qui possèdent toutes les mêmes caractéristiques. Ensemble, ces cellules assurent une fonction au sein de l’organe auquel elles appartiennent: cellules de l’épithélium : produisent du mucus; cellules musculaires : permettent les contractions du côlon; etc.

Qu’est-ce qu’une cellule ? cellules Il existe deux catégories de cellules: Les cellules procaryotes, qui ne possèdent pas de noyau. Ce sont les bactéries et archées: 1-3 µm, pas d'organites présents (sauf ribosomes), tous unicellulaires. Les cellules eucaryotes, qui possèdent un noyau. Les protistes, les champignons, les végétaux et les animaux sont constitués de cellules eucaryotes: 10-100 µm, nombreux organites internes faits de membranes, unicellulaires et pluricellulaires.

Qu’est-ce qu’une cellule ? cellules Pointe d’aiguille recouverte par une colonie de bactéries (photo prise au microscope électronique à balayage) Structure d’une bactérie Bactéries

Qu’est-ce qu’une cellule ? cellules cellule Cellules épithéliales de la peau Cellules d’élodée du Canada (plante aquatique) Schéma d’une cellule végétale Schéma d’une cellule animale

Qu’est-ce qu’une cellule ? La cellule est la plus petite entité vivante, c’est-à-dire la plus petite unité possédant les caractéristiques du vivant. Si on compare un organisme vivant à une maison, les cellules en seraient les briques et les meubles. Le corps humain est composé de plusieurs milliards de cellules, répartis en 200 types environ. cellules

Si une cellule animale avait la taille d'un immeuble de six logements Taille des cellules Si une cellule animale avait la taille d'un immeuble de six logements 1 µm = 1/1000 mm 1 nm = 1/1000 µm Virus (50 à 100 nm) Protéine ~ 3 nm Bactérie (2 µm) 16

Qu’est-ce qu’une cellule ? cellules Globules rouges circulant dans le sang pour transporter l’oxygène aux cellules Globules blancs circulant dans la lymphe et participant à la défense de notre corps Cellules musculaires avec ses stries typiques

Qu’est-ce qu’une cellule ? cellules Cellules nerveuses Cellules d’épithélium du côlon Cônes et bâtonnets dans la rétine permettant de capter les nuances de noir/blanc et les couleurs Spermatozoïdes

Qu’est-ce qu’un organite ? organites (1) Quelques organites des cellules animales et végétales (2) Noyau (1) Mitochondrie (2) Réticulum endoplasmique (3) Appareil de Golgi (4) Chloroplastes (5) (3) (4) (5)

Qu’est-ce qu’un organite ? organites Un organite est un compartiment à l'intérieur de la cellule eucaryote. Tous les organites sont constitués de molécules.

Qu’est-ce qu’une molécule ? molécules Macromolécule d’ADN Molécule de glucose (sucre)

Qu’est-ce qu’une molécule ? molécules Une molécule est un regroupement d'atomes unis entre eux par des liaisons chimiques. On distingue les molécules minérales (H2O, CO2, O2, NH3 ...) composées de quelques atomes, et les molécules organiques renfermant des milliers voire des millions d'atomes (surtout C, H et O) liés de façon très précise (glucides, lipides, protides, ADN...) Certaines molécules organiques s'associent et forment des organites au sein de la cellule.

Qu’est-ce qu’un atome ? Molécule de glucose avec ses atomes de - carbone (vert), - oxygène (bleu) - hydrogène (gris) Un atome est une très petite particule d'un élément chimique qui, en s'associant, forme les molécules.

Quelle est la taille de ces éléments ? Quelle est la limite de résolution de notre œil ? Notre œil ne peut pas distinguer des objets plus petits que 0.1 mm ou, écrit autrement, 100 microns (1 micron = 10-3 mm = 0.001 mm). Sachant que la taille des cellules eucaryotes varie entre 10 et 100 microns, notre œil est-il capable de les voir ? Non, il nous faut utiliser un microscope pour voir la plupart des cellules eucaryotes.

Quelle est la taille de ces éléments ?

Quelle est la taille de ces éléments ?

Chaque cellule végétale est entourée d'une paroi riche en cellulose. Papier, bois, coton = cellulose Les animaux ne peuvent pas digérer la cellulose ! Ex: la salade Cellulose = composante importante des fibres alimentaires

Structure générale d'une cellule animale eucaryote

Le noyau Contient le matériel génétique (ADN). Nucléole

Ultrastructure cellulaire Le noyau est composé de trois éléments: 1. Membrane nucléaire 2. Chromatine 3. Nucléole Le noyau, qui comprend l’essentiel du matériel génétique, n’est présent que dans les cellules eucaryotes. Il assure deux fonctions: 1. Le contrôle des réactions chimiques dans le cytoplasme. 2. Le stockage des informations nécessaires à la division cellulaire.

Ultrastructure cellulaire Le noyau Le noyau est composé de trois éléments: 1. Membrane nucléaire: Tout comme la membrane cytoplasmique, la membrane nucléaire est une double membrane. Les échanges entre le noyau et le cytoplasme (dans les deux sens) se font grâce à des pores présents dans cette membrane.

Ultrastructure cellulaire Le noyau Le noyau est composé de trois éléments: 2. Chromatine: le noyau comprend l’essentiel de l’ADN de la cellule. Cet ADN forme un complexe avec des protéines, complexe que l’on nomme chromatine.

Ultrastructure cellulaire Le noyau Le noyau est composé de trois éléments: 3. Nucléole: le nucléole est le lieu de production des ribosomes. Ces ribosomes se retrouvent sur le RER, et participent à une étape de la synthèse des protéines, la traduction.

Ultrastructure cellulaire Réticulum endoplasmique rugueux (RER) Le RER est en continuité avec la membrane nucléaire.

4. Réticulum endoplasmique et appareil de Golgi

Les ribosomes

L’appareil de Golgi Gère la distribution des protéines dans la cellule. Emballe et modifie les protéines arrivant du RER. Fabrique de la membrane.

5. Mitochondrie

Les mitochondries Fonction: production énergétique. Double-membrane. Quantité proportionnelle au travail cellulaire (métabolisme cellulaire).

La membrane cytoplasmique Frontière entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule et compartimentation interne. Intervient dans les phénomènes de reconnaissance cellulaire. Échanges entre le cytoplasme et le liquide interstitiel. Toutes les membranes de la cellule et des différents organites sont indiqués sur le schéma (en violet).

Ultrastructure cellulaire La membrane plasmique Structure: Double-membrane Épaisseur : 7 à 8 nm Deux feuillets visibles au microscope électronique

Ultrastructure cellulaire La membrane plasmique La membrane cytoplasmique remplit quatre fonctions: 1. Elle sépare l’intérieur de la cellule du milieu extracellulaire 2. Elle contrôle les échanges continus entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule Ces échanges ont lieu dans les deux sens: les combustibles, les matières premières et l'oxygène doivent entrer dans la cellule alors que les déchets et les produits finis doivent en sortir 3. Elle assure la reconnaissance de signaux et de molécules provenant du milieu extracellulaire, grâce à des récepteur moléculaires spécifiques qu'elle contient 4. Elle présente les "signaux du soi " permettant sa reconnaissance par le système immunitaire La membrane cytoplasmique est une double membrane

Ultrastructure cellulaire On décrit la membrane cytoplasmique comme une sorte d'océan fluide, plus ou moins visqueux, composé de lipides (boules jaunes) avec, ça et là, des îlots de protéines (grosses entités oranges) dispersées et associées, dans certains cas, à des glucides (vert).

Composition chimique Lipides Protéines Glucides Phospholipides (et glycolipides) Cholestérol (15% à 50% des lipides) Protéines Glucides

Comportement des phospholipides face à l'eau: Groupement phosphate polaire et hydrophile Acides gras non polaires et hydrophobes

Les phospholipides mélangés à l’eau peuvent former des liposomes, petites sphères formées d’une double couche de molécules.

LIPIDES Phospholipides (deux couches) Cholestérol (15% à 50 % du total des lipides) Cholestérol : rôle dans le maintien de la fluidité de la membrane

GLUCIDES Chaînes de glucides souvent attachées aux lipides (glycolipides) ou aux protéines (glycoprotéines)

Modèle de la mosaïque fluide Deux couches de phospholipides Protéines à la surface et à travers Polysaccharides attachés aux lipides ou aux protéines Cholestérol entre les phospholipides Les molécules se déplacent sans arrêt les unes par rapport aux autres

Les niveaux d’organisation du vivant La matière est formée d'atomes. Les atomes s'assemblent en molécules. Les molécules forment les organites (partie de cellule) Les organites forment les cellules. Les cellules s'assemblent en tissus. Les tissus en organes. Les organes forment les systèmes (ou appareils). Et les systèmes, les organismes.

Les cellules se regroupent en entités que l’on nomme : Tissus Un être humain contient quelque chose comme 100 000 milliards de cellules (1014). Chacune de ces cellules est un petit être vivant ! Les cellules se regroupent en entités que l’on nomme : Tissus

Quelques tissus:

Quelques concepts importants 1. L’unité du vivant: Les cellules de tous les êtres vivants sont très semblables les unes par rapport aux autres. Au niveau microscopique, il n'y a que très peu de différences entre les espèces. Le fonctionnement des cellules est à toutes fins pratiques le même d'une espèce à l'autre.

Les caractéristiques du vivant Croissance et développement Ordre Organisation complexe Reproduction Utilisation de l'énergie Réactions aux stimuli de l'environnement Sensibilité Homéostasie Stabilité du milieu interne Évolution et adaptation

2. Homéostasie Les cellules ne peuvent survivre que si le milieu dans lequel elles baignent demeure stable. Elles ne tolèrent que très peu de changement (sauf rares exceptions). Demeurer en vie = maintenir son homéostasie. Homéostasie = Propriété des êtres vivants à maintenir leur milieu interne STABLE

Doit demeurer le plus constant possible