Biologie Cellulaire - L'Unité Fonctionnelle

L'unité fonctionnelle

• La plus petite sous-unité d'un organe, responsable de sa fonction.
• Exemple : le sarcomère dans le muscle strié.

L'unité morpho-fonctionnelle

• La plus petite sous-unité responsable de la structure et du fonctionnement de l'organe.
• Exemples : le néphron du rein et l'alvéole pulmonaire du poumon.

La cellule

• L'unité de base structurelle, fonctionnelle et génétique de l'organisme.
• Peut exister seule (ovule, cellules sanguines) ou en groupe pour former des tissus.
• Durées de vie variables : quelques jours (cellules sanguines) à la fin de la vie (neurones).
• Taille variable : diamètre cellulaire généralement de 5 à 20 μm, invisible à l'œil nu.
• Classification selon la taille : petites (hématies, lymphocytes) et grandes (spermatozoïde, ovule, fibres musculaires).
• Forme définie par les fonctions : forme fixe pour la plupart, forme variable pour les leucocytes avec des pseudopodes, forme modifiée en fonction de l'activation cellulaire pour les thrombocytes et leucocytes.

Composantes essentielles de la cellule

• Membrane cellulaire.
• Cytoplasme.
• Noyau.

La membrane cellulaire (plasmalemme)

• Entoure le cytoplasme.
• Enveloppe déformable autour de la cellule.
• Sépare le milieu intracellulaire du milieu extracellulaire.
• Des membranes existent également à l'intérieur de la cellule (organites cellulaires).

Types de membranes cellulaires

• Membrane cellulaire proprement dite : à l'extérieur de la plupart des cellules.
• Membranes spécialisées : axolème (membrane de l'axone du neurone), sarcolème (membrane de la fibre musculaire striée).

Prolongements de la membrane cellulaire

• Prolongements temporaires (pseudopodes des leucocytes).
• Prolongements permanents (cils des cellules épithéliales, flagelle des spermatozoïdes).

Fonctions de la membrane cellulaire

• Délimite le milieu intracellulaire du milieu extracellulaire.
• Protège le milieu intracellulaire.
• Contribue à la distribution ionique (potentiels membranaires).
• Assure le transfert d'information par les récepteurs membranaires (hormones, médicaments).
• Assure la sécrétion/excrétion par exocytose.
• Contribue à la reconnaissance intercellulaire et à la défense immunitaire (molécules du CMH).

Transport à travers la membrane cellulaire

Classification du transport membranaire

• Mécanisme : transport passif et transport actif.
• Direction : endocytose (à l'intérieur de la cellule) et exocytose (à l'extérieur de la cellule).

Transport passif

• Se fait dans le sens du gradient physico-chimique, électrochimique ou de concentration.
• Suivant les lois de la diffusion et de l'osmose.
• Sans consommation d'énergie (ATP).

Formes de transport passif

• Diffusion simple : déplacement transmembranaire de microparticules lipophiles dissous.
• Osmose : déplacement transmembranaire de l'eau (du solvant) en gradient, suivant la différence de pression osmotique.
• Filtration : se fait au niveau des pores de la membrane, spécifique pour les substances hydrosolubles.
• Diffusion facilité : sans consommation d'énergie, mais avec des transporteurs (ex: co-transport du glucose et du sodium).
• Equilibre de Donnan : les grandes protéines intracellulaires chargées négativement attirent des structures chargées positivement sur la surface externe de la membrane.

Diffusion facilité : co-transport du glucose avec Na+

• Colon, petit intestin, reins.
• Absorption du glucose.
• Reabsorption du glucose.
• Glycémie.

Transport actif

• Se fait contre le gradient physico-chimique, électrochimique ou de concentration.
• Avec consommation d'énergie (ATP).
• Implique des protéines transporteurs (carriers) avec des sites spécifiques pour fixer les substances.
• Compétition entre deux substances pour le même transporteur (interactions médicamenteuses).
• Le transporteur peut être saturable.
• Exemples : Na+ K+ ATPase, H+ K+ ATPase.

Transport par des vésicules

• S'effectue à l'aide de vésicules issues de la membrane cellulaire.
• Transport actif.

Endocytose

• Ingestion intracellulaire de particules qui ne peuvent pas traverser la membrane.
• Pinocytose : ingestion du liquide extracellulaire (ex: absorption des aminoacides du lait maternel).
• Phagocytose : ingestion de particules solides (microorganismes, fragments cellulaires).

Exocytose

• Elimination extracellulaire de particules à l'aide de vésicules du cytoplasme.
• Exemples : enzymes, mucine, hormones, neurotransmetteurs.

Le centrosome

• Situé dans le centre cellulaire, près du noyau.
• Formé par deux centrioles (structures cylindriques) perpendiculaires.
• Rôle : forme le fuseau de division pendant la division cellulaire, aide à la séparation des chromosomes.

Organites cellulaires spécifiques

• Myofibrilles : formations fibrillaires de la fibre musculaire striée, formées par des myofilaments d'actine et de myosine.
• Neurofibrilles : formations fibrillaires, éléments spécifiques du corps et des prolongements du neurone (axone).
• Corps de Nissl : formations neuronales similaires au RE rugueux, présents dans le corps et les dendrites des neurones.

Les organites cellulaires

• Nucléole, peroxisome, réticulum endoplasmique lisse, noyau, ribosome, vésicule, réticulum endoplasmique rugueux (granuleux), appareil de Golgi, mitochondrie, cytoplasme, centrosome, lysosome, microtubules.

Le noyau

• Composant fondamental de la cellule.
• Le plus grand corpuscule du cytoplasme.
• Position centrale ou périphérique.
• Forme sphérique ou ovale.
• Grande structure.
• Nombre : mononucléaire, binucléaire, polynucléaire (fibres musculaires striées), anucléaire (érythrocytes, thrombocytes).

Structure du noyau

• Membrane nucléaire (nucléoleme) : structure double avec des pores pour l'ARN messager et les protéines.
• Nucléole : formé par des granules d'ARN, lieu de synthèse des ribosomes.
• Cytoplasme nucléaire : structure gélatineuse, contient la chromatine nucléaire.
• Chromatine : formée par l'ADN et des protéines, visible pendant la division cellulaire, s'organise en chromosomes.

Structure du noyau

• Nucléole.
• Chromatine.
• Enveloppe nucléaire.
• Pore nucléaire.
• Nucléoplasme.
• Chromatine : hétérochromatine et euchromatine.
• Ribosomes.
• Pores du noyau.

Structure du noyau

• Le noyau contient l'information génétique sous forme d'ADN.
• L'ADN contient un code pour la synthèse des protéines.

ADN

• Longue chaîne formée par deux bras en spirale.
• Formé par des séquences de nucléotides.
• Une nucléotide contient un groupe phosphate, une pentose (désoxyribose) et une base azotée (adénine - thymine, cytosine - guanine).

Structure du noyau

• ADN : squelette sucre-phosphate, paires de bases.
• Structure d'ADN.

Structure du noyau

• Un triplet (codon) de trois nucléotides codifie la position d'un acide aminé dans la structure des protéines.

Structure du noyau

• Bras court.
• ADN.
• Centromère.
• Bras long.
• Deux chromatides.

L'ADN

• Très long, comprimé pour entrer dans le noyau.
• ADN → gènes → chromosomes → GENOME.
• Chez l'homme : 46 chromosomes (23 paires) : 22 paires d'autosomes et 1 paire d'hétérosomes (XX - femmes, XY - hommes).

Fonctions du noyau

• Rôle dans la division cellulaire.
• Transmission du matériel génétique et de l'information génétique.
• Contient le code pour la synthèse des protéines.

La cellule

• Les cellules peuvent vivre de manière autonome.
• Fonctions : métabolisme, reproduction, croissance, excitabilité, sécrétion, contractilité.

Le métabolisme

• L'ensemble des réactions chimiques qui se produisent dans une cellule.

Ce quiz explore l'unité fonctionnelle et morpho-fonctionnelle des organes, ainsi que les caractéristiques de la cellule. Il couvre des concepts clés tels que le sarcomère, le néphron et les différentes tailles et formes des cellules. Testez vos connaissances sur la biologie cellulaire et ses bases fonctionnelles.